Версия для печати Версия для печати

Типы загрязнений воды и методы очистки (часть 1) продолжение

С ДРЕВНИХ ВРЕМЕН СЧИТАЛОСЬ, ЧТО ВОДА ПОСЛЕ КОНТАКТА С СЕРЕБРЯНЫМИ ПРЕДМЕТАМИ СТАНОВИТСЯ БЕЗОПАСНОЙ ДЛЯ ПИТЬЯ И ДАЖЕ ПОЛЕЗНОЙ. ПОЧЕМУ ЖЕ СЕРЕБРЕНИЕ ВОДЫ НЕ ИСПОЛЬЗУЕТСЯ СЕГОДНЯ ПОВСЕМЕСТНО?
Использование серебра в качестве обеззараживающего агента не получило широкого распространения по ряду причин. Прежде всего, согласно СанПиН 10-124 РБ99, основывающихся на рекомендациях ВОЗ, серебро как тяжелый металл, наряду со свинцом, кадмием, кобальтом и мышьяком относится к классу опасности 2 (высокоопасное вещество), вызывая при длительном употреблении заболевание аргироз. По данным ВОЗ естественное суммарное потребление серебра с водой и пищей составляет около 7 мкг/сутки, предельно допустимая концентрация в питьевой воде – 50 мкг/л, бактериостатический эффект (подавление роста и размножения бактерий) достигается при концентрации ионов серебра около 100 мкг/л, а бактерицидный (уничтожение бактерий) – свыше 150 мкг/л. При этом нет надежных данных о жизненно важной для организма человека функции серебра. Более того, серебро недостаточно эффективно в отношении спорообразующих микроорганизмов, вирусов и простейших и требует длительного контакта с водой. Поэтому специалисты ВОЗ считают, например, что использование фильтров на основе активированного угля, импрегнированного серебром, «допускается исключительно для питьевой воды, о которой известно, что она безопасна в микробиологическом отношении». Чаще же всего серебрение воды используется в случаях длительного хранения обеззараженной питьевой воды в герметичной таре без доступа света (в некоторых авиакомпаниях, на морских судах и т.п.), и для обеззараживания воды в бассейнах (в сочетании с медью), позволяя снижать степень хлорирования (но не полностью от него отказываться).

ПРАВДА ЛИ, ЧТО ПИТЬ ВОДУ, УМЯГЧЕННУЮ ФИЛЬТРАМИ ОЧИСТКИ ВОДЫ, ВРЕДНО ДЛЯ ЗДОРОВЬЯ?
Жесткость воды обусловлена, в основном, присутствием в ней растворенных солей кальция и магния. Гидрокарбонаты этих металлов неустойчивы и со временем преобразуются в нерастворимые в воде карбонатные соединения, выпадающие в осадок. Этот процесс ускоряется при нагревании, образуя твердый белый налет на поверхностях нагревательных приборов (всем известная накипь в чайниках), а кипяченая вода становится более мягкой. При этом из воды удаляются кальций и магний – элементы необходимые для организма человека. С другой стороны, человек получает различные вещества и элементы и с продуктами питания, причем с продуктами питания в большей степени. Потребность организма человека в кальции — 0,8÷1,0 г, в магнии – 0,35÷0,5 г в сутки, а содержание этих элементов в воде средней жесткости составляет 0,06÷0,08 г и 0,036÷0,048 г, соответственно, т.е. примерно 8÷10 процентов суточной потребности и менее для более мягкой или кипяченой воды. В тоже время соли жесткости вызывают высокую мутность и першение в горле от чая, кофе и других напитков из-за содержания плавающего на поверхности и в объеме напитка осадка, затрудняют варку пищевых продуктов. Таким образом, вопрос заключается в определении приоритетов – что лучше: пить воду из-под крана или качественно очищенную после фильтра (тем более, что некоторые фильтры практически не влияют на исходную концентрацию кальция и магния). С точки зрения санитарных врачей вода должна быть безопасной для употребления, вкусной и стабильной. Поскольку бытовые фильтры очистки воды практически не меняют индекс стабильности воды, имеют возможность подключения минерализаторов и устройств УФ- обеззараживания воды, то они обеспечивают чистую и вкусную холодную и умягченную (на 50÷90%) для приготовления пищи и горячих напитков воду.

ЧТО ДАЕТ МАГНИТНАЯ ОБРАБОТКА ВОДЫ?
Вода — удивительное вещество в природе, меняющее свои свойства не только в зависимости от химического состава, но и при воздействии различных физических факторов. В частности, экспериментально было обнаружено, что даже кратковременное воздействие магнитного поля увеличивает скорость кристаллизации растворенных в ней веществ, коагуляции примесей и выпадения их в осадок. Сущность этих явлений до конца не выяснена, и в теоретическом описании процессов воздействия магнитного поля на воду и растворенные в ней примеси сосуществуют, в основном, три группы гипотез (по Классену):
— «коллоидная», в которой предполагается, что магнитное поле разрушает содержащиеся в воде коллоидные частицы, остатки которых образуют центры кристаллизации примесей, ускоряющие выпадение их в осадок;
— «ионная», согласно которой воздействие магнитного поля приводит к усилению гидратных оболочек ионов примеси, затрудняющих сближение ионов и их конгломерацию;
— «водяная», сторонники которой считают, что магнитное поле вызывает деформацию структуры ассоциированных с помощью водородных связей молекул воды, влияя таким образом на скорость протекающих в воде физико-химических процессов.
Как бы там ни было, обработка воды магнитным полем нашла широкое практическое применение. Ее используют для подавления накипеобразования в котлах, на нефтепромыслах для устранения осаждения минеральных солей в трубопроводах и парафинов в нефтепроводах, для снижения мутности природной воды на водопроводных станциях и обработки сточных вод в результате быстрого осаждения мелкодисперсных загрязнений. В сельском хозяйстве магнитная вода заметно повышает урожай, в медицине находит применение при удалении почечных камней.

КАКИЕ МЕТОДЫ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ВОДЫ ПРИМЕНЯЮТСЯ НА ПРАКТИКЕ В НАСТОЯЩЕЕ ВРЕМЯ?
Все известные технологические методы обеззараживания воды можно разделить на две группы – физические и химические. К первой группе относятся такие методы обеззараживания, как кавитация, пропускание электрического тока, радиационное (гамма-кванты или рентген) и ультрафиолетовое (УФ) облучение воды. Вторая группа способов обеззараживания основана на обработке воды химическими веществами (например, перекисью водорода, перманганатом калия, ионами серебра и меди, бромом, йодом, хлором, озоном), при определенных дозах оказывающих бактерицидный эффект. В силу ряда обстоятельств (недостаточность практических разработок, дороговизна внедрения и (или) эксплуатации, побочные эффекты, избирательности воздействия активного агента) реально на практике применяют, в основном, хлорирование, озонирование и УФ-облучение. При выборе конкретной технологии учитываются гигиенические, эксплуатационно-технические и экономические аспекты. В общем, если касаться недостатков того или иного метода, можно отметить, что:
— хлорирование наименее эффективно в отношении вирусов, вызывает образование канцерогенных и мутагенных хлорорганических соединений, требуются специальные меры к материалам оборудования и условиям работы обслуживающего персонала, имеется опасность передозировки, существует зависимость от температуры, pH и химического состава воды;
— озонирование характеризуется образованием токсичных побочных продуктов (броматы, альдегиды, кетоны, фенолы и др.), опасностью передозировки, возможностью повторного роста бактерий, необходимостью удаления остаточного озона, сложным комплексом оборудования (включая высоковольтное), использованием нержавеющих материалов, высокими строительными и эксплуатационными расходами;
— применение УФ-облучения требует качественной предварительной подготовки воды, отсутствует эффект пролонгации обеззараживающего действия.

КАКИМИ ПАРАМЕТРАМИ ХАРАКТЕРИЗУЮТСЯ УСТАНОВКИ УФ-ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ВОДЫ?
За последние годы практический интерес к методу УФ-облучения с целью обеззараживания питьевых и сточных вод значительно возрос. Это связано с рядом несомненных достоинств метода, таких как высокая эффективность инактивации бактерий и вирусов, простота технологии, отсутствие побочных эффектов и влияния на химический состав воды, низкие эксплуатационные расходы. Разработка и применение в качестве излучателей ртутных ламп низкого давления позволило повысить КПД до 40% по сравнению с лампами высокого давления (КПД 8%), снизить на порядок единичную мощность излучения, одновременно увеличив в несколько раз срок службы УФ-излучателей и предотвратив сколь нибудь значительное образование озона. Важным параметром установки УФ-облучения является доза облучения и неразрывно связанный с ней коэффициент поглощения водой УФ-излучения. Доза облучения – это плотность энергии УФ-облучения в мДж/см2, полученной водой за время ее протекания через установку. Коэффициент поглощения учитывает ослабление УФ-излучения при прохождении толщи воды за счет эффектов поглощения и рассеяния и определяется как отношение доли поглощенного потока излучения при прохождении слоя воды толщиной 1см к его начальному значению в процентах. Величина коэффициента поглощения зависит от мутности, цветности воды, содержания в ней железа, марганца и для соответствующей принятым стандартам воды находится в диапазоне 5 – 30%/см. Выбор установки УФ- облучения должен учитывать тип инактивируемых бактерий, спор, вирусов, так как их стойкость к облучению сильно различается. Например, для инактивации (при эффективности 99,9%) бактерий группы кишечной палочки требуется 7 мДж/см2, вируса полиомиелита — 21, яиц нематоды — 92, холерного вибриона – 9. В мировой практике минимальная эффективная доза облучения варьируется от 16 до 40 мДж/см2.

ВРЕДЕН ЛИ МЕДНЫЙ И ОЦИНКОВАННЫЙ ВОДОПРОВОД ДЛЯ ЗДОРОВЬЯ?
Медь и цинк по СанПиН 10-124 РБ 99 относятся к тяжелым металлам с классом опасности 3 — опасные. С другой стороны, медь и цинк необходимы для метаболизма организма человека и считаются нетоксичными в обычно встречающихся в воде концентрациях. Очевидно, что как избыток, так и дефицит микроэлементов ( а к ним относится и медь и цинк ) может вызывать различные нарушения в деятельности органов человека. Медь входит составной частью в ряд ферментов, утилизирующих белки, углеводы, повышает активность инсулина, и просто необходима для синтеза гемоглобина. Цинк входит в состав ряда ферментов, обеспечивающих окислительно-восстановительные процессы и дыхание, а также необходим для выработки инсулина. Аккумуляция меди происходит, в основном, в печени и частично в почках. Превышение ее естественного содержания в этих органах примерно на два порядка приводит к некрозу клеток печени и канальцев почек. Недостаток меди в рационе питания может вызывать врожденные уродства. Суточная доза для взрослого человека составляет не менее 2мг. Недостаток цинка приводит к снижению функции половых желез и гипофиза мозга, к замедлению роста детей и анемии, снижению иммунитета. Суточная доза цинка – 10- 15мг. Избыток цинка вызывает мутагенные изменения в клетках тканей органов, повреждает клеточные мембраны. Медь в чистом виде практически не взаимодействует с водой, но на практике ее концентрация несколько увеличивается в водопроводных сетях из медных труб (аналогично увеличивается концентрация цинка в оцинкованном водопроводе). Присутствие меди в системе водоснабжения не считается опасным для здоровья, но может негативно сказываться на использовании воды в бытовых целях – увеличивать коррозию гальванизированной и стальной арматуры, придавать окраску воде и горький привкус (в концентрациях выше 5мг/л), вызывать окрашивание тканей (в концентрациях выше 1мг/л). Именно с бытовой точки зрения величина ПДК меди устанавливается равной 1,0 мг/л. Для цинка величина ПДК в питьевой воде 5,0 мг/л определена с эстетических позиций с учетом представлений о привкусе, поскольку при более высоких концентрациях вода имеет вяжущий привкус и может опалесцировать.

к.т.н. Барасьев С. В.

академик Белорусской инженерной академии