ЯРОСЛАВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ
Кафедра общей гигиены с экологией
Гигиеническая оценка систем водоснабжения населённых мест.
Методы улучшения качества питьевой воды.
Методическая разработка для студентов III курса стоматологического факультета
Ярославль 2012
Вопросы к занятию
1.Централизованная система водоснабжения населённых мест (водопровод).
2.Гигиеническая оценка местного водоснабжения населённых мест (колодцы).
3.Методы очистки воды: отстаивание, коагуляция, фильтрация.
4.Гигиеническая оценка методов обеззараживания воды:
а) химические методы.
б) физические методы.
5. Зоны санитарной охраны источников водоснабжения.
Цель занятия
Ознакомление студентов с основными методами очистки и обеззаражива-
ния воды.
2
Приложение 1
Централизованная система водоснабжения населённых мест (водопровод)
Питьевая вода после очистных сооружений поступает в систему подзем-
ных труб, по которым она под повышенным давлением распределяется по всей территории населенного пункта. При среднеэтажной застройке напор в трубах должен быть не ниже 2,5-3 ати, что обеспечивается системой насосов и водона-
порных резервуаров и предотвращает загрязнение воды в водопроводной сети в результате подсоса даже при неплотностях в стыках труб.
Водопроводные трубы могут быть выполнены из стали, чугуна, железобе-
тона, керамики, стекла и пластмассы (например, полиэтилена высокого давления).
Эти трубы выдерживают давление от 5 ати (бетонные) до 25 ати (стальные).
Водопроводная сеть во избежание замерзания прокладывается на 0,5 м
ниже уровня промерзания земли. В различных климатических районах нашей страны глубина заложения труб составляет от 1,25 до 3,8 м.
Водопроводные сети не должны прокладываться по местам действующих и бывших свалок, захоронений, вблизи выгребных ям. В местах пересечения водопроводного и канализационного коллекторов водопроводные трубы следу-
ет прокладывать на 0,4 м выше канализационных. Кроме того, водопроводные трубы в этих местах должны быть стальными и на 5-10 м в каждую сторону от пересечения закрыты водонепроницаемым футляром. Канализационные трубы в местах пересечения должны быть из чугуна.
При выборе схемы водопроводной сети предпочтение следует отдавать кольцевой, а не тупиковой схеме. В кольцевой сети не происходит застаивания воды, отложения осадка, меньше развивается железистая микрофлора.
После постройки или ремонта водопровода необходимо провести про-
мывку и дезинфекцию сети. Сначала водные магистрали промывают чистой во-
дой под напором, чтобы очистить ее от механических отложений. Затем схему
заполняют раствором хлорной извести с содержанием активного хлора от 40 до
3
100 мг/л в зависимости от времени контакта (5-24 ч). По окончании дезинфек-
ции водопровод промывают питьевой водой до содержания остаточного хлора
0,3-0,5 мл/л. После этого воду можно подавать потребителю.
Каждый водопровод состоит из головных сооружений и водопроводной сети. Головными сооружениями водопровода из подземных источников водо-
снабжения являются (рисунок 1) трубчатый колодец, насосная станция первого подъема, поднимающая воду на поверхность земли в резервуар, в случае надобности установка для обеззараживания воды и насосная станция второго подъема, подающая воду в напорный резервуар. От последнего отходит водо-
вод с сетью трубопроводов, разводящих воду в каждый дом или водоразборные колонки. Последние следует располагать на расстоянии не более чем на 100 м
друг от друга.
Рисунок 1. Примерная схема головных сооружений из подземных источников
1 – трубчатый колодец; 2 – насосная станция первого подъёма; 3 – резервуар; 4 – насосная станция второго подъёма; 5 – водонапорная башня;
6 – водонапорная сеть.
В тех местностях, где доброкачественные подземные воды отсутствуют или их недостаточно для снабжения водой крупного водопровода, используют открытые водоемы. Головными сооружениями водопровода, питающегося во-
дой из открытого водоема, являются сооружения для забора и улучшения каче-
ства воды, резервуар для чистой воды, насосное хозяйство и водонапорная башня. От нее отходит водовод и разводящая сеть трубопроводов (рисунок 2),
4
которую во избежание замерзания воды закладывают в зависимости от климата
на глубине от 1,25 до 4 м.
Рисунок 2. Примерная схема водопровода с забором воды из реки.
1 – водоем; 2 – заборные трубы и береговой колодец; 3 – насосная станция первого подъёма; 4 – очистные сооружения;
5 – резервуар чистой воды; 6 – насосная станция второго подъёма; 7 – трубопровод; 8 – водонапорная башня; 9 – разводящая сеть; 10 – места потребления воды.
Гигиеническая оценка местного водоснабжения населённых мест (колодцы)
Гигиенические требования к устройству шахтных и трубчатых ко-
лодцев. Для того чтобы предупредить загрязнение подземных вод при эксплуа-
тации водоисточников, необходимо соблюдать следующие основные правила при устройстве и оборудовании колодцев:
1. место устройства колодца должно располагаться выше по рельефу местности и возможно дальше от загрязняющих почву объектов. Это место не должно заболачиваться или затопляться. При эксплуатации необходимо охра-
нять почву окружающей источник территории от загрязнения;
2.стенки колодца или каптажа родника должны быть водонепроница-
емыми. Вокруг верхней части стен колодца должен устраиваться так называе-
мый глиняный замок, чтобы поверхностные воды не могли просачиваться вбли-
зи и вдоль стен сооружения к водоносному горизонту или в колодец.
5
Так как бактериальные загрязнения проникают в колодцы большей частью не с потоком подземных вод, а через «устье», то забор воды должен произво-
диться таким образом, чтобы в воду не могли быть внесены загрязнения извне.
Шахтные колодцы. В сельских условиях часто устраивают шахтные ко-
лодцы (рисунок). В настоящее время для механизированного рытья колодцев применяется машина КШК-30. Машина отрывает колодец диаметром 1,2 м и глубиной до 30 м.
Место для колодца выбирают на возвышенности, не ближе 25-30 м от возможных источников загрязнения, например уборной, компоста и т. д. Если уборная расположена выше колодца по рельефу местности, то расстояние меж-
ду ними при рыхлом мелкозернистом грунте должно быть не менее 80-100 м.
При рытье колодца желательно дойти до второго водоносного горизонта, если он залегает не глубже 30 м.
Рисунок 3. Шахтный колодец из бетонных колец с насосом: а – насос; б – слой гравия на дне колодца.
Рисунок 4. Мелкотрубчатый колодец.
6
Дно шахты колодца остается открытым, а боковые стенки закрепляются материалом, обеспечивающим водонепроницаемость, т. е. железобетонными кольцами (с заделкой стыков между ними цементом), кирпичом или деревян-
ным срубом без щелей. Стенки колодца должны возвышаться над поверхно-
стью земли не менее чем на 0,8 м. Для устройства глиняного замка вокруг ко-
лодца выкапывают яму глубиной до 1 м и шириной 1 м и наполняют ее хорошо утрамбованной жирной (пластичной) глиной. Вокруг наземной части колодца поверх глиняного замка в радиусе 2 м делают подсыпку песком и замощение камнем или кирпичом с уклоном для стока случайно пролитой воды и атмо-
сферных осадков в сторону от колодца к ближайшему кювету.
Существенное значение имеет техника водоразбора из шахтного колодца,
так как практика показывает, что в значительном числе случаев загрязнение во-
ды происходит через открытое устье колодца при заборе воды загрязненными ведрами.
Лучшим средством подъема воды из колодца нужно признать ручные или механические насосы с электроприводом. Колодцы, оборудованные насосами,
наглухо закрыты и не подвергаются загрязнению извне. При отсутствии насоса следует пользоваться только общественным ведром.
Трубчатые колодцы. Если грунтовые воды расположены не глубже 7-8
м, то для получения их можно использовать так называемые мелкотрубчатые колодцы. Мелкотрубчатый колодец бурят вручную и оборудуют ручным насо-
сом, производительность которого 0,5-1 м3 в час.
Из более глубоких водоносных горизонтов воду получают посредством
глубокотрубчатых колодцев, которые часто используют на коммунальных водопроводах городов, а также для водоснабжения совхозов, колхозов и от-
дельных предприятий.
Для устройства глубокотрубчатого колодца с помощью специальных бу-
ровых станков в земле бурят скважину, представляющую собой вертикальную
7
цилиндрическую шахту диаметром от 50 до 600 мм и глубиной от 10-15 до 1000
м и больше. Для того чтобы предотвратить обрушивание стенок, в буровую скважину забивают металлические трубы, называемые обсадными (рисунок 5).
Подъем воды из скважины осуществляется различными видами насосов, произ-
водительность которых достигает 100 м3/ч и более.
При правильном устройстве глубокие трубчатые колодцы обеспечивают сохранение чистоты артезианской воды. Но вода в этих колодцах может загряз-
няться, если между загрязненной грунтовой водой и эксплуатируемым глубоким водоносным горизонтом имеется связь. Грунтовые воды могут проникнуть через проржавевшие обсадные трубы или через стыки между ними, если они плохо за-
деланы. Поэтому верхняя часть скважины должна закрепляться двумя колонна-
ми обсадных труб, зазор между которыми заливают цементным раствором.
Загрязнения также могут поступать через устье скважины. Для того что-
бы предупредить это, верхнюю колонну обсадных труб в месте вхождения вса-
сывающей трубы насоса или других водоподъемных устройств нужно полно-
стью герметизировать. Зазор между обсадными трубами и стенками скважины
(затрубное пространство) заливают под давлением цементным раствором.
Рисунок 5. Схема буровой скважины.
8
Методы очистки воды: отстаивание, коагуляция, фильтрация
Методов улучшения качества воды много, и они позволяют освободить воду от опасных микроорганизмов, взвешенных частиц, гуминовых соедине-
ний, придающих воде цвет, от избытка солей (кальция, магния, железа, марган-
ца, фтора и др.). дурнопахнущих газов, токсических и радиоактивных веществ.
Применение различных методов улучшения качества воды позволяет в максимальной мере использовать водные ресурсы местности и обеспечить население доброкачественной водой.
К числу наиболее часто применяемых методов улучшения качества воды на водопроводах относятся: осветление – устранение мутности воды, обесцве-
чивание – устранение цветности воды, обеззараживание – освобождение воды от патогенных микробов и вирусов.
Осветление и обесцвечивание воды
Осветление и частичное обесцвечивание воды достигаются путем дли-
тельного отстоя. Отстаивание основано на том, что в стоячей или медленно текущей воде взвешенные вещества, имеющие большую плотность, чем вода,
выпадают и осаждаются на дно. Отстаивание осуществляется: как в самих ис-
точниках водоснабжения, так и в водохранилищах. Но естественный отстой
протекает медленно, и эффективность обесцвечивания при нем невелика. По-
этому в настоящее время для осветления и обесцвечивания воды часто приме-
няют химическую обработку коагулянтами, ускоряющую осаждение взве-
шенных частиц.
Процесс осветления и обесцвечивания воды, как правило, завершают
фильтрованием воды через слой зернистого материала, например через песок или измельченный антрацит. Применяют два вида фильтрования – медленное и скорое.
9
Естественное отстаивание и медленное фильтрование воды.
Естественное отстаивание воды производят в горизонтальных отстойни-
ках, представляющих собой резервуары глубиной в несколько метров, через ко-
торые вода движется непрерывно с очень малой скоростью. Вода пребывает в отстойнике 4-8 часов. За это время осаждаются преимущественно грубодис-
персные взвеси.
После отстаивания воду для окончательного осветления пропускают че-
рез медленно действующий фильтр (рисунок 6).
Рисунок 6. Схема песочного фильтра: а – слой воды; б – песок; г – дренаж.
Он представляет собой кирпичный или бетонный резервуар, на дне кото-
рого устраивают дренаж из железобетонных плиток или дренажных труб с от-
верстиями. Через дренаж профильтрованная вода отводится из фильтра. Поверх дренажа загружают поддерживающий слой толщиной 0,7 м щебня, гальки и гравия постепенно уменьшающейся кверху крупности, не дающей вышележа-
щему песку просыпаться в отверстия дренажа. На поддерживающий слой за-
гружают фильтрующий слой толщиной 1 м с диаметром зерен от 0,25 до 0,5 мм.
Когда фильтр загружен, через него медленно, со скоростью 0,1-0,3 м/ч, пропус-
кают очищаемую воду.
Медленно действующие фильтры хорошо очищают воду только после
«созревания». Процесс «созревания» состоит в следующем. В результате за-
10