Водоснабжение населенных мест. 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.
Выбор источника водоснабжения:
Санитарные правила предлагают выбирать источники водоснабжения в следующем порядке:
1. Межпластовые напорные (артезианские) воды.
2. Межпластовые безнапорные воды.
3. Грунтовые воды.
4. Открытые водоемы.
Контроль за качеством питьевой воды проводится в лабораториях центров государственного эпидемиологического надзора всех уровней. Водопользование подразделяется на две категории. К первой категории относится использование водного объекта в качестве источника централизованного или нецентрализованного (т. е. местного) хозяйственно-питьевого водоснабжения и для водоснабжения предприятий пищевой промышленности. Ко второй — использование водного объекта для купания, спорта и отдыха населения, а также использование водных объектов в черте населенных мест.
При организации водоснабжения необходимо учитывать стабильность и трансформацию химических веществ в водной среде.
Стабильность химического вещества в воде — это способность сохраняться без изменений его химической структуры и физико-химических свойств.
Трансформация химического вещества в воде — это изменения химической структуры, физико-химических свойств и биологической активности под влиянием как природных, так и искусственных факторов воздействия. Трансформация химических веществ может сопровождаться как деструкцией химического вещества, так и биотрансформацией.
Биотрансформация — это модификация структуры молекулы вещества в процессе его метаболизма в организме.
В результате трансформации химических веществ образуются новые, отличающиеся не только по своему химическому составу и физико-химическим свойствам, но и по характеру и степени влияния на органолептические свойства воды, процессы самоочищения водоемов и биологической активности, способности к кумуляции и появлению отдаленных специфических эффектов действия и т. д.
Как правило, трансформация химических веществ в водной среде так же, как и биотрансформация в организме приводит к образованию менее токсичных и опасных продуктов. Однако в процессе трансформации в ряде случаев могут образовываться более опасные по сравнению с исходными веществами продукты. Например, метилирование в водной среде металлической ртути приводит к образованию метилртути — вещества более токсичного и опасного, чем сама ртуть. В процессе хлорирования воды наблюдается образование хлорорганических продуктов и присутствие в наибольших количествах хлороформа. Гидролиз малотоксичного уротропина приводит к образованию формальдегида, обладающего высокой токсичностью и цитогенетической активностью.
Согласно «Водному кодексу Российской Федерации» для поддержания объектов в состоянии, соответствующем экологическим требованиям, для предотвращения загрязнения и истощения поверхностных вод, а также сохранения среды обитания объектов животного и растительного мира устанавливаются водоохранные зоны.
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. 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» (СанПиН 2.1.4.1074-01) (2001). Они требуют: 1) создания санитарных охранных зон и 2) охрану поверхностных вод от загрязнения сточными водами.
Зона санитарной охраны – это специально выделенная территория, вокруг источника водоснабжения и головных водопроводных сооружений (насосные станции, водоочистные сооружения, резервуары чистой воды). Каждый водоем – это сложная живая система, где обитают растения и микроорганизмы, которые постоянно размножаются и отмирают, что обеспечивает самоочищение водоема. Такие 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 артезианских скважин — 2 и для колодцев – 1 пояс.
1. Первый пояс – зона строго режима – непосредственно защищает место водозабора и территорию от загрязнения и посторонних людей. Территория ограждается и охраняется, посторонним лицам доступ в нее запрещен. На проточном водоеме – реке – такая же ограда и охрана на 200м по течению вверх и на 100 м – вниз. Для непроточных водотоков (водохранилища, озера); по прилегающему к водозабору берегу — не менее 100 м от водозабора и от линии уреза воды — 100м. При устройстве водопровода из подземного источника граница первого пояса устанавливается в радиусе не менее 30-50 метров. Здесь не разрешается проживание, содержание животных, строительство, купание, рыбная ловля, катание на лодках. Территория его благоустроена и асфальтирована, канализована с хорошим отводом атмосферных осадков. Режим первого пояса направлен на то, чтобы исключить возможность случайного или умышленного загрязнения воды в наиболее ответственных частях водопровода.
2. Второй пояс – зона ограничения – охватывает всю территорию, которая может влиять на качество воды в месте водозабора (водоем и его притоки). Он определяется расчетным способом для каждого водоема – с учетом времени пробега воды от границ пояса до места водозабора. Во 2 поясе ограничивается всякая производственная и хозяйственная деятельность, ограничивается сток сточных вод, массовые купания, промышленное рыболовство.
3. Третий пояс – зона санитарных ограничений. Применяетсядля открытых водоемов: в нем запрещается разработка полезных ископаемых, размещение кладбищ и животноводческих ферм (чтобы предотвратить загрязнение подземных вод).
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.
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 воды. Она включает:
— осветление и обесцвечивание – удаление взвешенных частиц; осуществляется путем длительного отстаивания. Отстаивание основано на том, что в стоячей или медленно текущей воде взвешенные вещества, имеющие большую плотность, чем вода, выпадают и осаждаются на дно. Естественный процесс протекает долго, поэтому часто применяют химическую обработку коагулянтами, способствующую укрупнению взвешенных частиц, а, следовательно, ускоряющую их осаждение. Этот процесс называется коагуляция. Чаще всего коагулянтами служат соли алюминия и железа. Под влиянием воды эти вещества становятся 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.
— обеззараживание – уничтожение болезнетворных микроорганизмов; осуществляется химическими и физическими методами. При химических методах в воду вносят обладающие бактерицидными свойствами реагенты: газообразный хлор, различные соединения, содержащие активный хлор, озон, соли серебра. К физическим методам относится кипячение, облучение УФ лучами, воздействие ультразвуком и другие.
Хлорирование воды. Принцип основан на обработке воды хлором или веществами, содержащими активный хлор, обладающий бактерицидными и окислительными свойствами.
Химизм происходящих процессов состоит в том, что при добавлении хлора к воде происходит его гидролиз:
то есть образуется соляная и хлорноватистая кислота.
Небольшие размеры молекулы и электрическая нейтральность позволяют хлорноватистой кислоте быстро пройти через оболочку бактериальной клетки и воздействовать на клеточные ферменты (SH- группы), важные для обмена веществ и процессов размножения клетки.
Надежный обеззараживающий эффект при хлорировании достигается в том случае, если после 30-60 минут обеззараживания в воде остается 0,3 – 0,5 мг/л свободного хлора или 0,8 – 1,2 мг/л связанного хлора, что свидетельствует о достаточном количестве введенного в воду агента. На крупных водопроводах для хлорирования применяют газообразный хлор, поступающий в стальных баллонах или цистернах в сжиженном виде. Используют, как правило, метод нормального хлорирования, т. е. метод хлорирования по хлорпотребности. Количество активного хлора в миллиграммах, необходимое для обеззараживания 1 л воды, называют хлорпотребностью.
Имеет важное значение выбор дозы, обеспечивающий надежное обеззараживание. При обеззараживании воды хлор не только способствует гибели микроорганизмов, но и взаимодействует с органическими веществами воды и некоторыми солями. Все эти формы связывания хлора объединяются в понятие «хлорпоглощаемость воды».
Кроме правильного выбора дозы хлора, необходимым условием эффективного обеззараживания является хорошее перемешивание воды и достаточное время контакта воды с хлором: летом не менее30 минут, зимой не менее 1 часа.
Модификации хлорирования: двойное хлорирование, хлорирование с аммонизацией, перехлорирование и др.
Недостатки метода: вносится постороннее вещество, образование в воде хлорорганических соединений, меняется минеральный состав воды, требуется удалять избыток хлора, ухудшаются органолептические свойства (хлорный запах). Кроме того, при внесении обычных доз хлора надежность обеззараживания в отношении спор бактерий и вирусов невысока.
Озонирование воды. В поисках безреагентных методов или реагентов, не изменяющих химического состава воды, обратили внимание на озон. Впервые эксперименты с определением бактерицидных свойств озона были проведены во Франции в 1886 г. Первая в мире производственная озонаторная установка была построена в 1911 г. в Петербурге. Является одним из лучших методов обеззараживания. Озон действует быстрее хлора. При озонировании вода обеззараживается надежно, разрушаются органические примеси, а органолептические ее свойства не только не ухудшаются, как при хлорировании и кипячении, а даже улучшаются: уменьшается цветность, устраняются посторонние привкусы и запахи. Даже в большом количестве в воде озон не токсичен. Недостатки метода: высокая стоимость, непродолжительность действия.
Облучение УФ лучами. Происходит быстро, при 1-2 минутах облучение погибают вегетативные формы патогенных микроорганизмов. Мутность, цветность и соли железа замедляют обеззараживание. Преимущества: не изменяется химический состав и органолептические свойства воды, УФ лучи обладают более широким спектром абиотического действия.
Кипячение . Простой и наиболее надежный метод. Вегетативные формы патогенных микроорганизмов погибают после 20-40 секундного нагревания при температуре 80 о С.
Специальные методы улучшения качества воды:
1. Дезодорация – устранение привкусов и запахов – достигается аэрированием воды, ее обработкой окислителями (озоном, углекислым газом), фильтрованием через слой активированного угля.
3. Умягчение (осаждение кальция и магния в виде нерастворимых солей).
4. Опреснение (освобождение от растворенных солей).
Водоснабжение населенных мест
*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 централизованномводоснабжении 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 обеззараживаниеот 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 хлорпоглощаемостьводы. 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.
Тема № 7: 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.
СОДЕРЖАНИЕ ЗАНЯТИЯ:
1) Гигиеническое значение воды.
2) Химический состав воды Роль воды в распространении неинфекционных заболеваний.
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
5) Специальные мероприятия по обработке питьевой воды для профилактики эндемических и
