К основным критериям качества питьевой воды относятся: ее безопасность в эпидемическом отношении, безвредность по химическому составу и обладание благоприятными органолептическими свойствами. На основании этих критериев в различных странах разрабатываются соответствующие нормативные документы, регламентирующие качество питьевой воды, (например, в России – СаНПиН 2.1.4.1074‑01).

Изучение степени риска здоровью населения в зависимости от величины загрязнений в потребляемой воде убедительно показало, что опасность заболеваний от микробиологических составляющих во много тысяч раз выше, чем от загрязнений воды химическими соединениями.

Именно по этой причине в мировой практике практически повсеместно в процессе очистки воды ее подвергают хлорированию, методу не только характеризуемому достаточно высокой дезинфекционной способностью, но и обладающему обеззараживающим последействием.

Последнее обстоятельство и является основной причиной того, что использование даже таких эффективных методов обеззараживания, как озонирование и ультрафиолет (не обладающих указанным последействием) не исключает необходимости хлорирования воды на одном из этапов ее очистки.

Вместе с тем, было установлено, что за счет взаимодействия хлорсодержащего реагента (газообразного хлора, гипохлорита кальция или натрия) с органическими веществами природного происхождения в очищаемой воде образуются побочные продукты - тригалометаны (хлороформ, дихлорбромметан, бромоформ и т.д ), обладающие в большей или меньшей степени канцерогенными и мутагенными свойствами. Одновременно отмечалось, что процесс образования тригалометанов растянут во времени (в ряде случаев до нескольких десятков часов), в результате чего их количество в воде, получаемой потребителями, может быть значительно большим, чем на выходе из водоочистной станции.

В связи с этим одним из наиболее очевидных путей уменьшения количества образующихся тригалометанов является снижение количества органических веществ на стадиях очистки, предшествующих ее хлорированию.

В зарубежной практике такой подход находит широкое применение и обеспечивается за счет применения озонирования на первой стадии очистки воды перед ее коагулированием. Хлорсодержащий реагент вводится в воду перед резервуаром чистой воды, то есть на той стадии, когда основная часть органических загрязнений уже извлечена.

Однако и данный метод не может рассматриваться как идеальный, так как озон, являясь сильным окислителем, способен, в свою очередь, образовывать в воде побочные продукты (альдегиды, кетоны, органические кислоты, броматы и т.д.), характеризующиеся не меньшей опасностью, чем образующиеся в процессе хлорирования.

Последнее обстоятельство приводит к тому, что в тех случаях, когда используется указанный выше метод, на водоочистных станциях вынуждены дополнительно устанавливать фильтры, загруженные гранулированным активным углем, для извлечения из воды продуктов озонолиза. В результате значительно возрастает себестоимость очистки воды и существенно усложняются работы, связанные с эксплуатацией оборудования.

Таким образом, анализ приведенных методов обеззараживания воды свидетельствует о необходимости поиска нового способа, позволяющего комплексно объединить лучшие качества известных методов, устранив при этом возможность проявления их негативных свойств.

В этом плане в последние годы большое внимание уделяется возможности использования в процессах обеззараживания воды уже достаточно хорошо изученных соединений на основе гуанидинов, поскольку они легкодоступны, обладают бактерицидными свойствами, являются малотоксичными и не накапливаются в организме.

Из достаточно широкого ряда указанных соединений наибольший интерес представляет разработанный и производимый в нашей стране полигексаметиленгуанидин гидрохлорид, по своей доступности, стабильности и антимикробной активности превосходящий лучшие зарубежные образцы.

Дальнейшие исследования, выполненные специалистами Группы компаний «Адекватные технологии» (Россия) были направлены на повышение антимикробной активности и снижение токсичности указанного выше продукта. В результате было предложено новое обеззараживающее средство «ДЕЗАВИД концентрат», представляющее собой водный раствор смеси полигексаметиленгуанидина гидрохлорида (ПГМГ-ГХ) 42,2±0,02 мас. % и алкилдиметилбензиламмония хлорида фракций С10-С18 7,8±0,78 мас. %.

Механизм бактерицидного действия данного средства включает ряд стадий, из которых последними являются структурные нарушения реакционных центров фотосистемы клеток (грамположительных и грамотрицательных микроорганизмов, а также вирусов), и, как следствие, резкое возрастание проницаемости внешних мембран, значительное набухание клеток и их гибель.

Кроме того, достоинством средства является отсутствие способности образовывать токсичные, в том числе, канцерогенные, химические вещества.

В настоящее время «ДЕЗАВИД концентрат» производится в промышленном масштабе и используется, как обеззараживающее средство во многих областях народного хозяйства. Ниже более подробно рассмотрены аспекты, касающиеся применения нового дезинфицирующего средства в системах централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения.

Полномасштабная санитарно-эпидемиологическая оценка безопасности и эффективности  «ДЕЗАВИД концентрата» производства компании ООО «Компания «НПХ» (Россия), предназначенного для обеззараживания воды в системах хозяйственно-питьевого водоснабжения была проведена в Научно-исследовательском институте экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина РАМН (протокол испытаний № 3/14-10 от 01.07.2010).

На основании выполненных исследований было установлено, что «ДЕЗАВИД концентрат» по степени воздействия на организм относится к 4-му классу малоопасных веществ при введении в желудок и при нанесении на неповрежденную кожу; а также к 4‑му классу малотоксичных веществ при введении в брюшную полость. Безопасная концентрация «ДЕЗАВИД концентрата» в питьевой воде по санитарно-токсикологическому признаку вредности была установлена равной 0,1 мг/л по ПГМГ-ГХ.

С учетом результатов указанных исследований, а также по результатам опытно-промышленных испытаний, проведенных на водоочистной станции МУП «Водоканал» г. Череповца было получено Свидетельство о государственной регистрации (№ RU.77.99.01.002.E.000030.07.10 от 27.07.2010г.) «ДЕЗАВИД концентрата» в качестве средства для обеззараживания питьевой воды в системах централизованного водоснабжения.

Опытно-производственные испытания «ДЕЗАВИД концентрата» первоначально проводили в лабораторных условиях, а затем на блоке ВОС‑3 водоочистной станции МУП «Водоканал» г. Череповца.

В соответствии с принятой на блоке технологической схемой очистки (см. рисунок 1) исходная вода (р. Шексна) предварительно аммонируется, а затем направляется в смеситель 2, где в нее последовательно вводятся коагулянт и флокулянт. Из смесителя 2 вода поступает в осветлители-рециркуляторы 3, а затем на скорые фильтры 4 и далее – в резервуары чистой воды 5.

Обеззараживание воды в процессе ее очистки осуществляется в две стадии: на первой – ультрафиолетом, на второй – хлором, подаваемым либо перед фильтрами 4, либо перед резервуаром чистой воды 5. Промывные воды скорых фильтров 4 поступают в резервуар-усреднитель 7, а затем утилизируются путем их перекачки в «головной узел», то есть перед смесителем 2.

Образующийся в осветлителях-рециркуляторах 3 осадок уплотняется и далее выводится на обезвоживание.

Проведенные в лабораторных условиях испытания показали, что «ДЕЗАВИД концентрат» по существу является реагентом двойного действия, так как обладает свойствами не только эффективного обеззараживающего вещества (его пролонгирующее действие сохраняется практически на 15-20 суток), но одновременно и катионного флокулянта. Полученные результаты явились предпосылкой для разработки принципиально новой технологии очистки поверхностных вод с использованием «ДЕЗАВИД концентрата». Суть этой технологии заключается в введении данного реагента в очищаемую воду поверхностного водоисточника в две стадии: на первой из которых – в точку ввода традиционного флокулянта (взамен его), то есть через 1,5 – 2 минуты после ввода коагулянта, на второй – в трубопровод подачи воды из фильтровальных сооружений в РЧВ.

По завершению проведенных на блоке ВОС-3 (производительностью 100 000 м³/сутки) пуско-наладочных работ с конца октября 2010 года новая технология реагентной очистки (по существу бесхлорная технология) была введена в постоянную эксплуатацию.

За истекший период с начала эксплуатации по февраль 2011 года исходная вода (р. Шексна) характеризовалась следующими основными показателями:

- цветность 39-63 град;

- мутность 0,91-15,65 мг/л;

- окисляемость 8,74-13,30 мг O₂/л;

- pH 7,50-7,90;

- щелочность 1,35-1,85 мг-экв./л.

При этом микробиологические показатели воды составляли:

- ОКБ – 20,5-560,0 КОЕ/100мл;

- ТКБ – 10,5-520,0 КОЕ/100 мл.

Использование новой реагентной технологии в сочетании с уже применяемым на блоке УФ позволило при суммарной дозе «ДЕЗАВИД концентрат» 8 мг/л и его остаточном количестве в очищенной воде до 0,1 мг/л (по полигексаметиленгуанидин хлориду) во всех случаях получать воду, соответствующую по показателям качества СанПин 2.1.4.1074‑01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения».

Более того, было установлено, что если при реализации на блоке традиционной технологии, величины окисляемости и остаточного алюминия в очищенной воде находились на уровне верхних значений ПДК, то после внедрения новой технологии эти величины существенно снижаются: окисляемость 2,50-4,50 мг O₂/л, остаточный алюминий 0,08-0,11 мг/л.

Выводы

1.      В мировой практике очистки поверхностных вод в системах централизованного водоснабжения повсеместно используются для обеззараживания воды хлорсодержащие реагенты, что приводит к образованию в большей или меньшей степени побочных продуктов – тригалометанов, обладающих, как известно, канцерогенными и мутагенными свойствами.

2.      Разработанная новая технология реагентной очистки поверхностных вод с использованием «ДЕЗАВИД концентрата», основанная на двухстадийном введении данного вещества в очищаемую воду при одновременной обработке ее ультрафиолетом, внедрена на блоке ВОС-3 г. Череповца (производительностью 100 000 м³/сутки) с конца октября 2010 г.

Применение новой технологии позволило в процессе очистки воды отказаться от аммонирования и хлорирования, в результате чего была исключена возможность образования тригалометанов.

Кроме того, замена традиционно применяемого флокулянта на «ДЕЗАВИД концентрат» позволила формировать хлопья, обладающие большей сорбционной емкостью, что способствовало существенному снижению окисляемости и величины остаточного алюминия в очищенной воде.

Реферат

В мировой практике очистки поверхностных вод для целей хозяйственно-питьевого водоснабжения повсеместно используют хлорирование, характеризующееся достаточно высокой дезинфекционной способностью и обладающее обеззараживающим последействием.

Вместе с тем, при хлорировании в большей или меньшей степени образуются побочные продукты – тригалометаны, обладающие канцерогенными и мутагенными свойствами.

Разработана и внедрена на блоке водоочистной станции в г. Череповце новая реагентная технология очистки поверхностных вод (основанная на использовании «ДЕЗАВИД концентрата» в сочетании с ультрафиолетом), позволяющая при высоком качестве обеззараживания исключить использование аммонирования и хлорирования.

Одновременно данная технология (при которой «ДЕЗАВИД концентрат» вводится в воду в две стадии) позволяет формировать хлопья, обладающие большей сорбционной емкостью, что способствует существенному снижению окисляемости и величины остаточного алюминия в очищенной воде.

Сведения об авторах

Ильин Сергей Нарциссович – директор МУП «Водоканал» г. Череповца

Лимаренко Александр Евгеньевич – генеральный директор ЗАО «Проектный институт «Ленинградский водоканалпроект»

Новиков Марк Григорьевич – заместитель директора по научной работе ФГУП СПбНИИ КХ.

Рисунок 1 – Схема очистки воды на ВОС-3 г. Череповца