Не раз и не два в день открываем мы на кухне или в ванной комнате
водопроводные краны. Думаем ли мы при этом о тех, кто "сделал" для
нас эту воду и доставил ее в наши квартиры? Вряд ли. А задуматься
хотя бы иногда о том, какое это нелегкое дело снабдить город хорошей
водой, стоит, тем более, что норма расхода воды на городского жителя
ни много ни мало -5 00 литров воды в сутки. Итак, вода -
обыкновенная питьевая водопроводная вода, или, как ее называют
официально, вода хозяйственно-питьевого качества, вода и будет темой
нашего рассказа.
Качество воды регламентируется ГОСТом. Один из самых важных
показателей качества воды - ее прозрачность,, которая быстро
уменьшается с возрастанием количества содержащихся в ней взвешенных
частиц. Дело не только в том, что такие посторонние частички портят
вкус воды: они служат благоприятной средой для развития
болезнетворных бактерий.
Содержание взвесей в воде не должно поэтому превышать 1,5 мг/л,
или полторы части на миллион.
Такая высокая степень чистоты воды стала возможной сравнительно
недавно. Еще в конце прошлого века газеты писали, что вода, которую
брали для снабжения Петербурга и Москвы, представляла собой
"экстракт из дохлых собак и кошек". В 1882 г. даже вышел указ,
запрещавший движение пароходов по Екатерининскому каналу: власти
опасались, что брызги из-под пароходных колес могут попасть на
пассажиров и... заразить их тифом. А в город эта вода подавалась без
должной очистки!
Бактерий, вызывающих различные так называемые водные инфекции,
существует много, методика определения их сложна.
Бактериальные загрязнения принято характеризовать содержанием в воде
одного микроба-индикатора - кишечной палочки.
Сама по себе кишечная палочка обычно не вызывает заболеваний - она
постоянно присутствует в кишечнике людей и животных, но она более
устойчива к бактерицидным воздействиям, чем болезнетворные бактерии.
Было установлено, что если в литре воды находится менее трех кишечных
палочек, то такая вода достаточно продезинфицирована и совершенно
свободна от других болезнетворных микроорганизмов. Эта цифра и есть
норма для питьевой воды но современным требованиям.
Содержание некоторых элементов также не должно превышать
определенных пределов. Например, вода, богатая железом, имеет
неприятный вяжущий привкус, оставляет желтые пятна на ваннах и
раковинах, белье при стирке в такой воде желтеет.
В литре воды должно быть не более 0,3 мг железа. Строго ограничено
содержание в воде фтора (как недостаток, так и избыток его вредны
для зубов), мышьяка, цинка, свинца.
Регламентируется так
называемая "жесткость" воды, т. е. содержание в ней солей
кальция и магния. Нормирует ГОСТ и такие показатели качества воды,
которые трудно выразить точными цифрами: цвет, вкус, запах.
К сожалению, качество воды рек, особенно вблизи больших городов,
значительно отклоняется от требований ГОСТа. Городские сточные воды
приносят в реки бактерии, а промышленные стоки добавляют множество
вредных для здоровья соединений. Вода некоторых рек отличается
высокой мутностью: в литре воды, например, Аму-Дарьи временами
содержатся десятки тысяч миллиграммов взвешенных веществ. Почва,
смываемая в реки талыми и дождевыми водами, несет с собой гумусовые
вещества, которые окрашивают воду в коричневый или желто-зеленый
цвет. Летом в реках и особенно водохранилищах начинается "цветение
воды": появляются водоросли и микроорганизмы, придающие воде
неприятный запах и привкус.
Подземные воды, конечно, гораздо чище поверхностных. Часто их можно
использовать для питья без всякой очистки и даже обеззараживания. Но
их запасы ограничены, и используются они для водоснабжения гораздо
реже. Крупные города снабжаются водой в основном из рек и
водохранилищ, при этом воду, конечно, приходится очищать.
Зачерпнем из реки стакан воды и оставим его стоять минут на
15-20. Часть взвешенных в воде частиц осядет на дно под действием
силы тяжести; вода станет немного чище. Но большая часть взвешенных
веществ все равно не выпадет в осадок. Такая вода представляет собой
суспензию или более тонкую коллоидную систему частиц глины и веществ
растительного происхождения, которые составляют до 90% всех
взвешенных частиц. Осаждение мелких взвешенных частиц происходит
благодаря процессу, называемому коагуляцией. При беспорядочном
тепловом движении частицы сближаются, слипаются, становятся крупнее
и тогда оседают на дно. Но этому мешают электростатические силы
отталкивания, так как коллоидные частицы несут заряд. Если бы все
взвешенные частицы имели нулевой заряд, они бы прекрасно слипались
под влиянием сил молекулярного притяжения. Однако для начала
коагуляции вовсе не обязательно, чтобы все частицы потеряли заряд.
Достаточно, чтобы оказались неустойчивыми частицы хотя бы одного
какого-нибудь вещества, и тогда вся система начнет коагулировать.
Это явление и используют для очистки воды, т. е. добавляют в воду
еще одно коллоидное вещество, но неустойчивое, которое станет
инициатором коагуляции. Так, в воду добавляют сернокислый алюминий
(в практике водоснабжения его так и называют коагулянтом). Он
диссоциирует, катионы алюминия гидролизуются и образуют
малорастворимую гидроокись алюминия. Ее частицы быстро слипаются не
только между собой, но и с частицами гумуса и других взвешенных в
воде веществ. Образуются крупные хлопья, которые, оседая,
захватывают и увлекают с собой тончайшую взвесь. А над слоем осадка
остается очищенная вода.
Однако коагулированием неудается извлечь
из воды всю взвесь: 8-12 мг ее все же остается в каждом литре. А
должно быть - не больше 2 мг. Поэтому воду приходится еще
фильтровать через песок или дробленый антрацит.
Вода, хотя и очищенная от взвешенных веществ, для питья все же пока
не годится: очистные сооружения задерживают лишь 90-95% бактерий,
содержащихся в воде источника. Поэтому воду приходится еще и
обеззараживать. В прошлом веке, когда этого делать не умели, чистая,
но изобилующая микробами вода была основной причиной распространения
таких болезней, как дизентерия, брюшной тиф, болезнь Боткина.
Для обеззараживания воды обычно используют газообразный хлор,
который в воде образует соляную и хлорноватистую кислоты (НС1 и НСLO).
Хлор и хлорноватистая кислота - сильные окислители, под действием
которых бактерии погибают. Хлор вводят в воду с таким расчетом,
чтобы после того, как он окислит псе, что поддается окислению, в
водопроводной воде не оставалось его запаха. Обычно для этого бывает
достаточно 2 мг хлора на литр воды.
Иногда в домах, расположенных близко к очистной станции, вода
все-таки пахнет хлором. Такая вода не причиняет вреда здоровью, но
она неприятна на вкус. Жители больших городов, потребляющие речную
воду, хорошо знают, как меняется вкус воды в течение года. Весной,
во время паводка, когда вешние воды несут в реки всевозможные
органические загрязнения и требуется больше хлора, вкус у воды
наименее приятен.
Очистка хлором портит не только вкус воды. Например, многие
посетители плавательных бассейнов жалуются на резь в глазах. В этом
виноват треххлористый азот - один из продуктов, образующихся при
действии хлора на загрязнения.
Вкус, а иногда и запах хлорированной воды - с этим можно было бы
примириться. Но хлорируя воду, мы вводим в нее постороннее вещество,
обогащаем ее хлор-ионом, так сказать минерализуем воду. Пусть
количество хлора очень мало - зато масштабы потребления воды
огромны! К тому же для очистки сточных вод тоже требуется
хлорирование, и здесь уже не всегда удается ограничиться
минимальными количествами хлора. Как это скажется, в конце концов,
на составе пресных вод Земли? Можем ли мы утверждать, что
хлорирование воды не отразится плохо на биоценозе (сообщество
растительных и животных организмов) водоемов и прилегающих к ним
почв? Не лучше ли заблаговременно позаботиться о том, чтобы не
нарушался привычный для всего живущего в них состав воды?
Конечно, безопаснее всего было бы обеззараживать воду не химическим
путем, а физическим. Такие методы известны: это обработка воды
ультрафиолетовыми лучами, рентгеновским и гамма-излучением,
ультразвуком или же ультракороткими радиоволнами. Однако
практического значения эти методы пока не имеют из-за сложности и
высокой стоимости установок.
К химическим методам относится обработка воды перекисью водорода или
озоном. Оба метода основаны на сильном окисляющем действии
атомарного кислорода, образующегося при распаде Н,
O2 и О, при этом не выделяются
никакие "посторонние" для воды вещества. Но Н2О2 разлагается с
необходимой скоростью лишь в присутствии катализаторов, а O2, как
менее стойкое соединение, распадается сам по себе. Озонирование уже
применяется для обеззараживания воды в ряде стран, в том числе и в
нашей стране на некоторых очистительных станциях больших городов.
Так, в 1975 г. перешла на обработку воды озоном одна из
водопроводных станций Москвы. Получают озон в специальных мощных
озонаторах, в которых он образуется из воздуха под действием
электрического разряда.
Вода, обработанная озоном, обладает хорошими гигиеническими и
вкусовыми свойствами.
А теперь давайте проследим весь путь воды в водопроводе - от
водозабора до места ее использования. Водоприемное сооружение, где
вода забирается из реки или водохранилища, представляет собой камеру
с решетками и сетками, которые задерживают крупные загрязнения.
Вокруг водоприемных сооружений обычно устанавливают зоны санитарной
охраны. Первый пояс - территория, непосредственно прилегающая к
месту забора воды из источника и к очистным сооружениям, охраняется
особенно тщательно. Насосы первого подъема подают воду из
водоприемных сооружений на очистную станцию. После очистки воду
обеззараживают и собирают в особые резервуары, откуда она насосами
второго подъема подается в водопроводную сеть.
Население городов потребляет воду неравномерно: утром, например,
когда большая часть людей умывается и готовит завтрак, воды
расходуется гораздо больше, чем в середине дня. Инженеры заметили
даже, что водопотребление в городе резко снижается во время крупных
футбольных матчей, когда тысячи болельщиков сидят на трибунах и у
телевизоров. Из-за этой неравномерности в водопроводную сеть
приходится включать водонапорные башни, где вода накапливается и
откуда подается в город в часы "пик". Правда, чем город больше, тем
меньше заметны "пики" и спады водопотребления. Поэтому в крупных
городах СССР водонапорных башен обычно не строят, а при
необходимости включают или отключают часть резервных насосов. В
других странах, например в США, считают, что башенная система
надежнее и экономичнее, и поэтому водонапорные башни характерны для
больших американских городов. Часто этим башням придают оригинальную
архитектурную форму, и они даже украшают город.
Теперь, когда вам стало яснее, как много средств, труда и энергии
тратится на очистку воды, на вас должна произвести впечатление
цифра, которую мы приберегли напоследок: 20-30% чистейшей
водопроводной воды бесполезно уходит в канализацию из-за неисправных
бачков и кранов!
