Глава IV
СОСТАВ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ И БЫТОВЫЕ МЕТОДЫ
ЕЕ ОЧИСТКИ ОТ ЗАГРЯЗНИТЕЛЕЙ
Вода, как и воздух, является важнейшим фактором окружающей среды, оказывая многообразное влияние на все процессы жизнедеятельности организма человека, его работоспособность и заболеваемость. Особое значение питьевая вода приобретает в индивидуальном жилище. Она служит основным источником поступления воды в организм человека. Суточный баланс воды в человеческом организме составляет около 2,5 л. Кроме того, значительное количество воды расходуется на поддержание надлежащего санитарного состояния тела человека, предметов обихода, жилища и т.п.
Безвредность воды обеспечивается регламентацией содержания в ней химических веществ, встречающихся в природных водах и добавляемых в процессе обработки на водопроводных станциях, а также предельно допустимых концентраций веществ, появляющихся в результате промышленного, сельскохозяйственного или иного загрязнения источников водоснабжения (Румянцев, Воронцов, 1990).
Питьевая вода должна быть прозрачной, чистой, прохладной, без всякого запаха или привкуса (таблица 5).
Таблица 6. Пятибалльная шкала для оценки интенсивности
запаха и привкуса питьевой воды
|
Балл |
Интенсивность |
Характеристика интенсивности |
|
0 |
Нет запаха |
Отсутствие ощущения запаха или привкуса |
|
1 |
Очень слабый |
Запах или привкус, обнаруживаемые не потребителем, а в лаборатории опытным анализом |
|
2 |
Слабый |
Запах или привкус, замечаемые потребителем только после обращения его внимания на это |
|
3 |
Заметный |
Запах или привкус, легко обнаруживаемые и могущие дать повод относиться к воде неодобрительно |
|
4 |
Отчетливый |
Запах или привкус, обращающие внимание и делающие воду неприятной для питья |
|
5 |
Очень сильный |
Запах или привкус, настолько сильные, что делает воду не пригодной для питья |
На органолептические качества питьевой воды влияет ряд естественных или искусственных загрязнителей (таблица 7).
Таблица 7. Влияние ряда веществ на органолептические показатели питьевой воды
|
Вещество |
Эффект |
|
Соли алюминия |
Подслащивают воду |
|
Соли магния |
Делают воду горькой |
|
Сульфаты кальция и магния |
Придают воде горьковато-солевой вкус |
|
Хлорид натрия, морские соли |
Делают воду соленой |
|
Силикат натрия и железо |
Придают неприятный вкус |
|
Глинистые вещества |
Делают воду желтой, коричневой |
|
Органические вещества |
Могут сделать воду затхлой, безвкусной; - она может пахнуть болотом, землей, рыбой, гнилью |
Гигиенический норматив минерализации питьевой воды по сухому остатку принят на уровне 1000 мг/л. Вода с большим содержанием солей имеет (в зависимости от характера солей) неприятный солоноватый или горьковатый привкус. Основную часть солей составляют хлориды и сульфаты, поэтому их содержание в питьевой воде ограничивается по порогу вкусового ощущения: 350 мг/л для хлоридов и 500 мг/л для сульфатов. У населения, постоянно пользующегося минерализованной водой (1,5-3 мг/л сухого остатка), отмечена повышенная гидрофильность тканей, задержка организмом выпитой воды, снижение диуреза на 30-60%. Вода с повышенной минерализацией отрицательно влияет на секреторную деятельность желудка, нарушает водно-солевое равновесие в организме, хуже утоляет жажду. Могут наблюдаться массовые кишечные расстройства у людей, употребляющих воду из нового источника в период летнего отдыха, вывоза детей в пионерские лагеря и т.д. Это связано преимущественно с содержанием в питьевой воде сульфатов натрия и магния (иногда даже при невысокой общей минерализации воды).
Но и использование маломинерализованной воды в качестве питьевой отрицательно сказываются на здоровье человека. Длительное потребление такой воды нарушает водно-солевое равновесие организма, в основе которого лежит повышение выхода натрия в кровь и перераспределение воды между внеклеточной и внутриклеточной жидкостями. Нижним пределом минерализации, при котором поддерживается гомеостаз организма, является сухой остаток в 100 мг/л, оптимальный уровень минерализации соответствует 200-400 мг/л. При этом содержание кальция должно быть не менее 25 мг/л, магния - 10 мг/л (Румянцев, Воронцов, 1990).
Суммарное содержание кальция и магния определяет величину жесткости воды. Жесткая вода мало пригодна для хозяйственно-бытовых нужд, в ней плохо развариваются мясо, овощи и бобовые. В настоящее время имеются данные о неблагоприятном влиянии жестких вод на здоровье населения, например, повышенная жесткость воды является этиологическим фактором в развитии мочекаменной болезни. Норматив жесткости питьевой воды принят сейчас на уровне 7 ммоль/л, по согласованию с санитарно-эпидемиологической службой жесткость питьевой воды в отдельных случаях может составлять 10 ммоль/л.
Химический состав природных вод необычайно разнообразен и зависит от характера и состава почв и грунтов в данной местности.
В воде обнаружено до 65 микроэлементов, содержащихся в тканях животных и растительных организмов.
В настоящее время доказано биологическое значение для животных и растений 20 микроэлементов. Наиболее изучено влияние на организм фтора.
Среднесуточная физиологическая потребность во фторе для взрослого человека составляет 2000-3000 мкг, причем 70% этого количества человек получает с водой и только около 30% с пищей. При длительном употреблении воды, бедной солями фтора (0,5 мг/л и меньше), развивается кариес зубов. Заболеваемость им необычайно высока - в индустриальных странах кариесом поражено почти все население. Существует обратная зависимость между концентрацией в воде фтора и уровнем заболеваемости населения кариесом. Если уровень фтора в воде ниже 0,5 мг/л, то поражение населения кариесом достигает 50% и более. При содержании фтора около 1,0 мг/л заболеваемость кариесом резко снижается (Румянцев, Воронцов, 1990).
Однако высокие концентрации фтора в питьевой воде также приводят к патологии. Длительное употребление воды, содержащей фтор в концентрациях свыше 1,5 мг/л, способствует возникновению другой эндемической патологии - флюороза. Чаще возникновение этого заболевания связано с употреблением для питья воды из подземных источников, где фтор может встречаться в концентрациях до 3-5 мг/л и выше. Флюороз характеризуется своеобразной крапчатостью и буроватой окраской зубной эмали.
Содержание йода в питьевой воде не нормируется, однако при прочих равных условиях при выборе источника питьевого водоснабжения предпочтение всегда отдается водоисточнику с большим его содержанием.
Помимо перечисленных естественных загрязнителей в питьевую воду чаще всего в результате неразумной хозяйственной деятельности могут попадать различные вредные загрязнители, в том числе канцерогены.
Питьевая вода должна быть безопасна в отношении не только вредных соединений, но и возбудителей заболеваний. Предельно допустимое содержание микроорганизмов в 1 см3 питьевой воды - не более 100, бактерий группы кишечной палочки в 1 л воды (коли-индекс) - не более 3 (Румянцев, Воронцов, 1990).
Общеизвестна взаимосвязь между заболеваемостью населения и водным фактором. Особое значение имеет водный фактор в распространении острых кишечных инфекций и инвазий. В воде водоисточников могут присутствовать сальмонеллы, шигеллы, лептоспиры, кишечная палочка, пастереллы, вибрионы, микобактерии, энтеровирусы и аденовирусы, а также цисты лямблий, яйца аскариды и власоглава, личинки анкилостомы, возбудители шистосомоза и др.
Природные водоемы не являются естественной средой обитания патогенных микроорганизмов. Поэтому патогенная микрофлора, как правило, отмирает в водной среде в течение определенного времени. Однако некоторые из них могут длительно сохраняться и даже размножиться в воде. Длительность выживания в воде патогенных микроорганизмов зависит от множества факторов, в том числе от состава воды, наличия и концентрации биологического субстрата, от свойств микробных клеток (способность к спорообразованию, высокое содержание в бактериальной клетке липидов и др.), а также температуры воды, интенсивности инсоляции и др. (таблица 8).
В таблице 8 приведены данные, когда в экспериментальных условиях возбудители перечисленных инфекций могут сохраняться в воде несколько месяцев, что объясняется возможностью бесконкурентного существования. В естественных же условиях бактериальное загрязнение подвергается интенсивному разведению, и относительно немногочисленные патогенные микроорганизмы под действием громадного числа их антагонистов (сапрофитов) достаточно быстро погибают.
Таблица 8. Сроки выживания (в днях) микроорганизмов в виде
|
Микроорганизмы |
Вода |
|
Стерилизо
ванная |
Водопро
водная |
колодезная |
речная |
|
Кишечная палочка |
8-365 |
2-262 |
* |
21-183 |
|
Возбудитель брюшного тифа |
6-365 |
2-93 |
1.5-107 |
4-183 |
|
Возбудитель паратифа В |
39-167 |
27-97 |
- |
- |
|
Возбудитель дизентерии |
2-72 |
15-27 |
- |
12-92 |
|
Холерный вибрион |
3-392 |
4-28 |
1-92 |
0.5-92 |
|
Летпоспиры |
16 |
- |
7-75 |
до 150 |
|
Возбудитель туляремии |
3-15 |
до -92 |
12-60 |
7-91 |
*- данные отсутствуют
При несоответствии воды ГОСТу 2874-82 "Вода питьевая" возникает необходимость улучшения ее качества. Способы и методы обработки воды на водопроводной станции, как и состав сооружений по водоочистке, зависят от свойств воды источника. Под улучшением качества воды понимают комплекс мероприятий, направленных на осветление (устранение мутности воды), обесцвечивание (устранение цветности воды) и обеззараживание (освобождение воды от патогенных микроорганизмов).
В отдельных случаях прибегают к использованию специальных методов обработки воды: опреснению, умягчению, обезжелезиванию, фторированию и т.д.
Осветление воды достигается методами отстаивания, коагулирования и фильтрования. Отстаиванием можно очистить воду лишь от крупных взвешенных частиц диаметром не меньше 0,1-0,01 мм. Более мелкие частицы удаляются коагуляцией. В качестве наиболее распространенных коагулянтов употребляются сульфат алюминия, сульфат железа и хлорид железа.
В процессе коагуляции образуются труднорастворимые гидроксиды хлопьевидной структуры, сорбирующие на своей поверхности коллоидные частицы (главным образом гуминовые кислоты и их соли и грубодисперсные примеси). Последующее отстаивание и фильтрование воды способствуют ее осветлению и обесцвечиванию.
Обеззараживание воды является заключительным, наиболее важным процессом улучшения качества воды и может осуществляться химическими и физическими безреагентными методами. К физическим методам относятся кипячение, облучение УФ-лучами, воздействие ультразвуковыми волнами, токами высокой частоты или гамма-лучами. Химические методы обеззараживания воды основаны на применении различных химических соединений, обладающих бактерицидным действием. В качестве обеззараживающих агентов наиболее часто применяются газообразный хлор или различные его соединения, содержащие так называемый активный хлор, а также озон, соли серебра и др. В настоящее время наибольшее распространение получили хлорирование, озонирование и облучение воды УФ-лучами.
Если в нашей стране основным способом обеззараживания воды остается хлорирование, то в большинстве развитых стран в последние годы все большее распространение получают различные методы озонирования. Это в первую очередь связано с тем, что при хлорировании воды, отличающейся повышенным содержанием органических соединений, могут образовываться такие супертоксиканты, как диоксины.
Несмотря на относительно тщательную очистку питьевой воды на очистных станциях, в последние годы широкое распространение нашли бытовые очистители воды отечественного или зарубежного производства. В зависимости от технических характеристик они в значительной степени позволяют осуществлять дополнительную очистку питьевой воды от вредных примесей химического и биологического происхождения.
Из наиболее часто применяемых в водоочистительных технологиях наименее надежна адсорбционная. В качестве сорбентов в них используют активный уголь, ионообменные смолы, другие химические или природные вещества. Несмотря на некоторые положительные стороны, специалисты оценивают эффективность данных фильтров на "тройку", поскольку эта технология, во-первых, уязвима при периодическом функционировании устройства, во-вторых, накопление задержанных бактерий в объеме фильтра приводит к их активному размножению, и, в-третьих, в большинстве фильтров отсутствует индикация смены картриджа, хотя это один из основных эксплуатационных параметров.
Этих недостатков лишены фильтры на базе мембранной технологии, где реализована возможность промывки мембраны. Особенно эффективно применение трековой (с калиброванными отверстиями) мембраны, которая после загрязнения элементарно промывается с полным восстановлением своих эксплуатационных свойств.
Концепция идеального бытового фильтра
(оценка эффективности водоочистных бытовых фильтров)
1. Идеальный бытовой фильтр (ИБФ) должен не просто очищать исходную загрязненную водопроводную воду, он должен чистить воду с превышением ПДК (предельно-допустимой концентрации).
2. ИБФ конструктивно не должен быть тупиковым - то есть накапливать внутри себя загрязнения, присутствующие в воде. Он должен быть проточным - самопромывным. То есть, очищая загрязненную воду, фильтр должен отфильтровывать ее, пропуская через себя лишь очищенную воду (фильтрат), одновременно сбрасывая в дренаж загрязненную воду (концентрат) и при этом самопромываясь за счет сброса данного концентрата.
3. Являясь самопромывным, ИБФ в процессе реализации эксплуатационного цикла должен отфильтровывать как можно больше исходной загрязненной воды, сбрасывая при этом как можно меньше жидкости в дренаж. То есть соотношение между фильтратом и концентратом в фильтре должно быть больше единицы.
4. ИБФ должен иметь максимально возможный эксплуатационный ресурс.
5. ИБФ должен обладать максимально возможным сроком гарантии.
6. ИБФ должен работать от давления воды в водопроводной сети, без наличия какого бы то ни было электрического (или иного) привода.
7. В процессе выработки эксплуатационного, а тем более - гарантийного ресурса ИБФ не должен требовать какого бы то ни было обслуживания, а тем более - замены составных частей (картриджей).
8. Производительность ИБФ должна быть достаточно высокой - до десятков литров в час. Данный эксплуатационный показатель определяет удобство пользования ИБФ: подал очищаемую воду на водоочистной прибор - и тут же получи в течение нескольких минут достаточное для потребления количество фильтрата.
9. Себестоимость очищенной воды ИБФ должна быть достаточно низкой.
10. ИБФ должен очищать воду таким образом, чтобы в ней на выходе из водоочистителя оставались все (или почти все) необходимые организму человека минеральные соли.
11. ИБФ должен быть достаточно компактным - иметь минимально возможные геометрические размеры. Как следствие - размещаться практически под любой кухонной мойкой.
12.В процессе эксплуатации ИБФ не должен требовать наличия специальной контрольно-измерительной аппаратуры, контролирующей качество очищаемой воды (фильтрата).
Последнее обстоятельство требует, по нашему мнению, дополнительного пояснения, суть которого заключается в следующем. Искушенный потребитель продукции скажет, что отсутствие в составе фильтра специальных приборов, контролирующих качество очищаемой воды, и есть самый большой недостаток! Вроде бы "да", и в то же время "нет". Поскольку мембранно-сорбционные бытовые фильтры - это не простые фильтры для очистки воды, а имеющие диаметр пор для прохождения через них очищаемой воды на два порядка (более чем в 100 раз!) меньше 1 микрона. То есть, эти бытовые фильтры могут работать лишь в двух режимах: режиме очистки воды и в режиме забивки или зарастания мембраны. Таким образом, внешним признаком наличия неисправности данного типа фильтра является отсутствие на выходе из него вообще какой-либо воды.
Повышает санитарную надежность обеззараживание. Из используемых современных способов наиболее эффективен вариант, когда есть возможность в процессе работы осуществить смыв остатков фильтрации.
Основные способы снижения расхода воды
Если в прошлом столетии горожанину на питье, мытье и даже тушение пожаров хватало полтора ведра воды в сутки, то нынешняя норма составляет свыше 18 ведер, т.е. 220 л. На деле происходит в среднем двукратный перерасход - 30-40 ведер на человека. Пока решается вопрос об установке водяных счетчиков, полезно, на наш взгляд дать ряд советов по снижению расхода воды в квартирах.
Мытье посуды. Для мытья посуды эффективнее всего использовать раковину с двумя отделениями и пробками для сливных отверстий. Мыть продукты или посуду вполне можно и не в проточной воде, а заткнув раковину или поставив в нее тазик. Или, если привычка сильнее, уменьшив струю со средней до слабой. На чистоте посуды это не скажется.
Полоскание белья. Хозяйки считают, будто после стирки надо полоскать белье обязательно в проточной воде. Конечно, в проточной воде белье выполаскивается быстрее, поскольку градиент концентрации стирального порошка на поверхности белья и в омывающей его воде больше, чем в непроточной, а значит, и скорость диффузии моющего средства больше. Но зато и расход воды велик. Современные моющие средства вымываются из чистого белья и после того, как оно полежит в непроточной воде 10-15 мин. Сменив затем воду, белье можно выполоскать дочиста. Кстати, в стиральных машинах белье полощется тоже в двух-трех водах, а не в проточной воде.
Бритье. Вместо того, чтобы бриться при постоянно открытом горячем кране, экономичнее налить, как в старину, воду из чайника в стаканчик. На бритье уйдет не 5-10 л. а всего 0,2 л.
Чистка зубов. Чистить зубы тоже необязательно, открыв оба крана - горячий и холодный. Набрав воду для полоскания рта в стакан, можно сэкономить литров пять воды.
Охлаждение напитков. Пытаться охлаждать в жаркий день соки под струей холодной воды - мало эффективное занятие. Летом температура воды в холодном кране 20-22°С. Холодильник надежнее. А если холодильник до отказа забит провизией или его вообще нет под рукой (например, в походе), рекомендуем способ, заимствованный у жителей жарких стран. Бутылку или любую другую емкость с жидкостью, которую нужно охладить, заворачивают в чистую ткань и ставят в тени (лучше всего на сквозняке) в тазик с небольшим количеством воды - так, чтобы ткань в ней мокла. Вода увлажняет ткань, тут же испаряется, унося тепло.
Неисправные краны. Проблема неисправных кранов в последние десятилетия набила оскомину, но, тем не менее необходимо следить за тем, чтобы краны не текли. Одним из эффективных способов борьбы с их неисправностью можно порекомендовать замену резиновых прокладок керамическими.