Особого рассмотрения заслуживает проблема БПВС вооруженных сил, особенно в районах вооруженных конфликтов. По мнению компетентных специалистов: — ”Большую роль в обеспечении безопасности повседневной жизнедеятельности войск оказывает качественное водоснабжение“ (А. Шевчук, А. Платонов, Защита и безопасность. №4 (23) 2002г.) Авторы считают, что ”эта проблема может быть решена сосредоточением всех сил и средств (добычи, очистки, подвоза и контроля качества воды) в руках одной службы — службы полевого водообеспечения“.

Соглашаясь с этим, считаем, однако, что для успешного решения проблемы необходимо, также, создание и принятие на снабжение МО РФ технических средств нового поколения, обеспечивающих неразрывный цикл добычи, очистки и обеззараживания, подвоза, сохранения, раздачи и контроля качества воды в одном техническом средстве.

Первое такое средство — изделие МЦПТ-5,5 — принято на снабжение в 2002г. Изделие МЦПТ-5,5, имеющее производительность 5,0 м 3 /час, успешно прошло войсковые испытания на качество очистки поверхностных вод.

Однако, изделие МЦПТ-5,5 не лишено недостатков, сужающих область его применения:

привязка к модели авто шасси (КАМАЗ 43106);

ограничения работоспособности изделия в целом областью положительных температур;

сложность эксплуатации, т.к. КТС очистки и обеззараживания воды и обслуживающий персонал не защищен от воздействия окружающей среды.

Поэтому, в ближайшей перспективе необходима глубокая модернизация изделия МЦПТ-5,5 путем размещения КТС очистки и обеззараживания воды и ёмкостей для её транспортирования и хранения в типовом изотермическом кузове-контейнере, принятом на снабжение Тыла ВС РФ (например, кузове-контейнере КК 6.2 или ему аналогичном), при обязательном условии обеспечения транспортировки его стандартными авто контейнеровозами, например, УРАЛ-5323-20 или КАМАЗ-63213.

3.4 Обеспечение безопасности питьевого водоснабжения соединений боевых катеров и малых надводных кораблей ВМФ.

В условиях участия ВМФ России в локальных военных конфликтах на Каспийском театре или при базировании кораблей флота на территориях других государств (п. Севастополь) достаточно простым способом вывода из строя экипажей кораблей с местах временного базирования может быть акватерроризм.

Поэтому создание для ВМФ мобильных станций приготовления питьевой воды представляется насущной задачей.

Непосредственно к проблеме обеспечения БПВС вооруженных сил РФ примыкает проблема обеспечения БПВС при ликвидации последствий стихийных бедствий и катастроф (ЧС), в том числе техногенных.

Однако, при общем совпадении задач, требования по обеспечению БПВС в условиях ЧС имеют и отличия, заключающиеся в том, что КТС очистки и обеззараживания воды для этих систем:

должен иметь более высокие барьеры защиты, и особо по микробиологическим и высоко токсичным загрязнениям. Это относится, в первую очередь, к ликвидации последствий паводков и наводнений;

может иметь меньший ресурс продолжительности работы;

должен иметь более высокий коэффициент готовности;

обслуживается, как правило, более квалифицированным персоналом.

Следует иметь также ввиду, что техногенные катастрофы могут быть вызваны преднамеренным воздействием на промышленные объекты и водные бассейны (Аква-терроризм).

“По оценке Всемирной организации здравоохранения, для отравления источника воды, рассчитанного на 50 тыс. человек, достаточно 140 г. XR (токсин –см. выше). Если в течение суток не будут приняты меры по обеззараживанию воды и не будет организована медицинская помощь её потребителям, то поражения со смертельным исходом составят до 40 тыс. человек“. (В.Н. Александров, В.И. Емельянов. ”Отравляющие вещества“. М. 1990 г.).

Поэтому, в этих условиях могут использоваться аналогичные п. 3.3 средства с необходимыми изменениями.

3.6 Заслуживает рассмотрения проблема обеспечения БПВС на железнодорожном транспорте, где к вопросам некачественной очистки и заправки питьевой водой подвижного состава добавляется проблема сохранности её в пути и защиты от вторичного загрязнения. Этот комплекс проблем необходимо рассматривать минимум в двух плоскостях:

обеспечение пунктов заправки питьевой водой подвижного состава современными КТС очистки и обеззараживания воды, например, контейнированными станциями;

оснащение подвижного состава, и первую очередь вагонов фирменных поездов, КТС обеспечения сохранности кондиции питьевой воды в пути следования и защиты от вторичного загрязнения. Прототипом такого устройства может служить изделие ”ОАЗИС“ (ф. ФОКАР, С.Петербург), которое при производительности 40,0 литров в час имеет чрезвычайно высокие барьеры защиты, и в первую очередь по микробиологическим и высоко токсичным загрязнениям, не используя при этом реагенты и расходные материалы.

Весь комплекс проблем обеспечения БПВС на железнодорожном транспорте, безусловно, должен рассматриваться совместно специалистами МПС и КБ, проектирующими станционную инфраструктуру и подвижной состав.

Таким образом, учитывая вышесказанное, рассмотрение вопросов обеспечения БПВС будем проводить в направлениях:

а. — объектов, не имеющих муниципальных систем питьевого обеспечения;

б. — водообеспечения вооружённых сил РФ;

в. — водообеспечения в зонах ликвидации последствий стихийных бедствий и катастроф.

Однако, как показывает практика, подразделения МЧС, в основном, используют технические средства из номенклатуры принятых на снабжение МО РФ.

С учетом целесообразности совмещения направлений по п.п. б. и в.,

в дальнейшем следует рассматривать БПВС для:

тип А. — объектов, не имеющих муниципальных систем питьевого обеспечения;

тип Б. — водообеспечения вооружённых сил РФ и водообеспечения в зонах ликвидации последствий стихийных бедствий.

При этом станции типа А. являются в основном стационарными или редко перемещаемыми, а станции типа Б. – мобильными.

4. Научно-технические основы построения КТС станций.

При построении КТС станций БПВС для выбранных областей применения в первую очередь должны быть рассмотрены следующие вопросы:

Комплекс применяемых технологий очистки и обеззараживания воды;

Контроль качества очищенной воды;

Управление процессом и диагностика состояния КТС очистки и обеззараживания воды;

Построение системы жизнеобеспечения оборудования станции и условий работы обслуживающего персонала.

Комплекс технологий очистки и обеззараживания воды.

Учитывая специфику эксплуатации станций по выбранным направлениям, заключающуюся в:

невозможности предварительного достоверного определения качественного состава исходной воды (в первую очередь для мобильных станций);

отсутствии в местах развертывания станций подготовленного обслуживающего персонала и необходимого лабораторного оснащения для разработки и наладки технологического регламента очистки воды по традиционным технологиям;

относительно небольшие потребные величины производительности станций;

удалённость мест развертывания станций от производственно-технических баз их обслуживания,

следует отметить, что для очистки и обеззараживания воды должны применяться безреагентные методы, а их конструктивное оформление не должно требовать, по возможности, расходных материалов.

Существует достаточно много методов безреагентной очистки воды.

Все они основаны на электрохимическом, физико-механическом и ином энергетическом воздействии на исходную воду с целью разложения комплексных соединений, окисления и коагуляции продуктов разложения с последующей фильтрацией, или на тонко-селективном разделении (диализ, обратный осмос).

При выборе методов очистки и обеззараживания и их последовательности особое внимание следует обратить на техническую возможность управления уровнем барьера защиты по микробиологическим и высокотоксичным загрязнениям (БС и ОВ) при самопроизвольном или преднамеренном увеличении их уровня, а ”пере дозировка“ обеззараживающего агента не должна приводить к прямому или опосредованному появлению (генерации) в очищенной воде вредных веществ в концентрациях выше ПДК.

В свете сказанного, особого внимания заслуживает метод глубокого фотолитического озонирования – одновременное воздействие на обрабатываемую воду озона и ультрафиолетового света, реализуемый в гетерогенной среде газ-жидкость.

Метод фотолитического озонирования необходимо использовать на последних стадиях обработки воды. На предварительных стадиях вода должна быть очищена от взвешенных частиц, цветности и мутности.

Для этих целей в наших условиях наиболее подходящими являются технологии:

баромембранной микрои ультрафильтрации.

В качестве финишной операции целесообразно использовать сорбцию на активированных углях, которая в сочетании с предварительным озонированием оказывается весьма эффективной. ”…как показывает зарубежный опыт в случае применения предварительного озонирования срок использования угля увеличивается до 5 –10 лет“. РМ ”По применению озонирования и сорбционных методов очистки воды от загрязнений природного и антропогенного происхождения“, НИИКВОВ, М. 1995г.

Метод фотолитического озонирования заключается в воздействии на водо-озоновую смесь Уф излучения с длиной волны в полосе максимального поглощения озона, например излучение кварцевой (увиолевой) ртутной резонансной лампой с длиной волны 254 нм. При этом происходит возбуждение озона и его распад на атомарный кислород (О) с одновременным образованием синглетного молекулярного кислорода, которые являются сильнейшими окислителями.

Реакция окисления примесей в такой гетерогенной среде происходит на границе раздела фаз газ-жидкость в основном за счет окислителя газовой фазы.

Эффективному окислению подвергаются различные органические загрязнения воды: галоген углеводороды (винил хлорид, дихлорэтан, трихлорэтилен, перхлорэтилен, хлорбензол, хлор фенолы, полихлорированные бифенолы), ароматические (бензол, толуол, ксилол, этилбензол) и полициклические (нафталин, антрацен, пирен, бенз(а)пирен) углеводороды, гербициды (атразин, пропазин, бромазил), другие вредные вещества и соединения (фенолы, спирты, альдегиды, масла, жиры, карбоновые кислоты и др.).

Эффективность использования озона при фотолитическом озонировании (одновременно с УФ) существенно повышается (К_исп. озона даже при простейшей конструкции фотохимического реактора возрастает с 20 до 70%), а необходимое время контакта окисления и стерилизации , за счет увеличения констант скоростей реакций, уменьшается с 10-15 минут до нескольких секунд по сравнению с озонированием без УФ, при этом скорости реакций для различных загрязнителей возрастают в 100-10.000 раз.

При фотолитическом озонировании, образующиеся полупродукты озонирования (озониды) в силу высоких скоростей реакций, окисляются полностью. Обычно реакции идут до полной минерализации органических соединений с образованием углекислого газа и воды. Происходит также детоксикация ряда неорганических соединений (нитриты, нитраты, цианиды и т.д.).

Устанавливая концентрацию озона в 5,0 мг/л. и ей соответствующую дозу УФ излучения (

8,0 Вт/мгО₃), можно получить барьер защиты по микробиологическим загрязнениям величиной более 10 6 , при этом инактивации подвергаются все виды микроорганизмов, включая вирусы и споровые формы, а также токсины.

Метод успешно прошел апробацию на нескольких установках, в том числе используется в изделиях МЦПТ-5,5 и ”ОАЗИС“.

Изготовлены и эксплуатируются установки, защищенные патентом РФ № 2056360 “Устройство для фотолитического озонирования воды”.

Контроль качества очищенной воды;

Контроль качества очистки в соответствии с действующими нормативными документами осуществляется в порядке, установленном ГОСТ Р. 51292-00 и ГОСТ Р. 51232-98. При этом различают два вида контроля:

производственный контроль (ПК);

внутренний оперативный контроль (ВОК).

Оба вида контроля качества воды производятся эксплуатирующей организацией на основании рабочей программы контроля качества воды силами аккредитованных санитарно-эпидемиологических лабораторий.

Периодичность и объём параметров контроля определяется в соответствии с назначением источника водопотребления.

При производственном контроле должны учитываться (при необходимости регистрироваться) параметры технологического процесса очистки воды в соответствии с технологическим регламентом, т.е. станция должна иметь встроенные средства контроля (внутрисистемный контроль), обеспечивающие оценку качества выходного продукта в соответствии с требованиями НТД.

Внутрисистемный контроль должен обеспечить постоянную (неперывную) оценку качества очищенной воды. При этом можно рассматривать два способа организации внутрисистемного контроля:

контроль выходного продукта (фильтрата) по определяющему количеству показателя качества;

аппаратный контроль хода (стабильности) технологического процесса при контроле ограниченного количества параметров фильтрата.

В соответствии с ГОСТ Р. 51232-98 определяющим набором можно считать:

микробиологические и паразитологические показатели по методикам ГОСТ 18963

обобщённые показатели в соответствии с табл. 2 ГОСТ Р. 51232-98.

При этом контролируются:

1. Водородный показатель;

2. Общая минерализация (сухой остаток);

3. Жёсткость общая;

4. Окислямость перманганатная;

5. Нефтепродукты (суммарно);

6. ПАВ анионактивные;

7. Фенольный индекс.

Подлежат также контролю органолептические показатели качества фильтрата:

Очевидно, что оперативный контроль такого количества показателей совершенно нереален.

Поэтому в качестве рабочей модели организации системы контроля качества следует принять аппаратный контроль стабильности параметров технологического процесса при аппаратном контроле ограниченного количества параметров очищенной воды.

В качестве таковых следует принять:

величину окислительно-восстановительного потенциала.

Кроме того, в некоторых случаях целесообразно проводить контроль радиационной безопасности питьевой воды в соответствии НРБ-99.

Контроль стабильности параметров технологического процесса обеспечивается средствами п./системы диагностики работы КТС.

4.3 Управление процессом и диагностика работы КТС очистки и обеззараживания.

Как указывалось в разделе 2, КТС станции должен обеспечивать БПВС при:

изменении качества входной воды;

изменении внешних условий эксплуатации;

отказах элементов и п./систем КТС.

неверных действиях обслуживающего персонала или преднамеренном несанкционированном вмешательстве в работу КТС.

Изменение качества входной воды для станции типа А (стационарный вариант) связано с сезонными изменениями водостока или погодными изменениями (проливные дожди, засуха и т.п.), в то время как для станции типа Б (мобильный вариант) это связано, в основном, с забором воды из разных водоисточников.

Изменение качества входной воды может быть связано и с преднамеренным воздействием на водоисточник (Аква-терроризм).

Изменение внешних условий эксплуатации — это колебания температуры окружающей среды, изменения величины питающего напряжения и т.п.

Отказы КТС следует разделить на две группы:

отказы элементов, при возникновении которых КТС может продолжать работу, обеспечивая БПВС при снижении производительности;

отказы элементов и п./систем КТС, при возникновении которых невозможно обеспечение БПВС. В этих случаях КТС должен прекратить функционирование.

Аналогично, КТС должен прекращать функционирование при неверных действиях обслуживающего персонала или несанкционированном вмешательстве в его работу.

Уровень современного развития техники микропроцессорного управления, позволяет создавать систему управления КТС очистки и обеззараживания воды на базе микропроцессоров, которая обеспечивает техническое обслуживание (а при необходимости изменение параметров работы) установки даже персоналу относительно низкой квалификации за счет применения ”дружественного “ интерфейса.

В общем виде — КТС должен содержать средства адаптации к воздействующим на БПВС факторам в установленных пределах их изменений, а при выходе их за пределы – прекращать функционирование.

Система жизнеобеспечения станции.

Система жизнеобеспечения станции должна поддерживать условия эксплуатации для КТС очистки и обеззараживания и работы обслуживающего персонала, создающие минимум угрозы нарушению БПВС.

Система жизнеобеспечения станции должна состоять из:

изотермического кузова-контейнера, например, КК-6.2;

систем отопления, вентиляции, кондиционирования и освещения;

автономной системы электроснабжения.

Т.к. территория России расположена в зоне отрицательных среднегодовых изотерм, то кузов-контейнер (КК) должен обеспечивать эксплуатацию станции в диапазоне температур окружающей среды от минус 40 о С до плюс 40 о С, а системы отопления, вентиляции и кондиционирования должны поддерживать в рабочем объёме комфортные условия для работы КТС и обслуживающего персонала.

Для станции исполнения типа Б КК целесообразно оборудовать гидравлическим погрузо-разгрузочным устройством (ГПРУ).

КК по габаритно-присоединительным размерам должен иметь исполнение класса 1С по ГОСТ 18477 и транспортироваться стандартными средствами.

Автономная система электроснабжения, представленная дизель генератором, для станции типа А является аварийной, а для станции типа Б – альтернативной.

5. Контейнированные станции очистки воды.

5.1 Назначение и область применения:

Станции предназначены для очистки природных вод, различной степени загрязнения по ГОСТ 2761-84. Станции производят очистку и обеззараживание воды от естественных и принудительных (техногенные катастрофы и терроризм) загрязнений, в том числе таких, как отравляющие вещества, споровые формы патогенных бактерий и вирусов и т.п., а также сохранение и периодическую очистку хранимого запаса воды на уровне требований СанПиН 2.1.4.1074-01.

Станции применяются для обеспечения высококачественной питьевой водой вахтовых посёлков газовиков и нефтяников, удаленных и труднодоступных мест постоянного и временного проживания людей, не обеспеченных системами централизованного водоснабжения, мест дислокации ВС МО РФ и населённых пунктов, подвергшихся воздействию стихийных бедствий и техногенных катастроф, а также подвергшихся воздействию террористов.

5.2 Особенности конструкции и комплектации.

Размещение – в конструктивах крупнотоннажных контейнеров класса 1С по ГОСТ 18477, утепленных, с необходимым инженерным обеспечением (отопление, вентиляция, кондиционирование, освещение).

Транспортировка — стандартными авто контейнеровозами.

При необходимости кузова-контейнеры оснащаются средствами саморазгрузки.

Системы очистки и обеззараживания воды собираются из базовых узлов по агрегатно-модульному принципу.

Выводы и заключения.

В статье рассмотрены основные направления работ обеспечения Безопасности Питьевого Водоснабжения (БПВС).

1.Сделана попытка определения понятия БПВС через действующие организационно-правовые и нормативно-санитарные документы.

2.Очерчены некоторые области применения систем БПВС:муниципальные системы централизованного водоснабжения, водоснабжение сельских населённых пунктов и населённых пунктов временного проживания, не имеющих систем водоочистки, водоснабжение в местах дислокации Вооруженных Сил РФ и ликвидации последствий стихийных бедствий и катастроф, включая техногенные катастрофы и терроризм, а также проблемы БПВС на железнодорожном транспорте.

3.Для систем водоснабжения сельских населённых пунктов и населённых пунктов временного проживания, не имеющих систем водоочистки, водоснабжения в местах дислокации Вооруженных Сил РФ и ликвидации последствий стихийных бедствий и катастроф, рассмотрены научно-технические основы построения КТС станций водоподготовки 100% заводского изготовления. Для таких станций предложен предпочтительный набор безреагентных методов очистки воды, подходы к вопросам контроля качества очищенной воды, контроля работы КТС и диагностики его работоспособности, а также рассмотрены вопросы обеспечения жизнедеятельности станций.

4. Эти решения изложены как результат проводимых в НИИ Физики СПбГУ, ЦМКБ “Алмаз”, НИИ Технологии в течение последних лет разработок и испытаний новых безреагентных технологий и проработки с их использованием блочно-модульных конструкций. Часть опробованных методических, технологических и аппаратурных решений использована при разработке и создании изделий МПЦТ 5.5, ”ОАЗИС“ и др..

Эти и другие решения используются при построении параметрического ряда контейнированных станций очистки питьевой воды (КСОВ).

Авторы:

Басов Лев Леонидович – кфмн, Зав. Сектором НИИФизики С-Пб ГУ

Корольков Валерьян Иванович – Гл. Конструктор ЦКБМТ «АЛМАЗ»

Талдыкин Вадим Васильевич – Зам. Директора НИИТехнологии