Сурет. Суды өңдеудің әдістері мен кезеңдері

Су көздерінің суы өңдеуден кезең-кезеңмен өтеді. Өңдеудің негізгі әдістеріне тазарту (суды мөлдірлендіружәне түссіздендіру) және зарарсыздандыру жатады, ал қажет болғанда, судың органолептикалық қасиеттерін жақсарту, суды жұмсарту, кейбір химиялық заттардан бөлу үшін, қосымша (арнайы) әдістер қолданылады.

Тазарту – суды өңдеу әдістерінің жалпы кешенінде маңызды кезең болып табылады, өйткені, ол судың физикалық көрсеткіштерін жақсартады. Араласқан заттардан тазарту кезінде, судағы микроорағзалардың да едәуір бөлігі жойылады. Судың толық тазартылуы, оның зарарсыздандыруын жеңіл және тиімдірек жүргізуге мүмкіндік береді.

Мөлдірлендіру және түссіздендіру мақсатында суды тазарту механикалық (тұндыру арқылы), физикалық (сүзу) және химиялық (коагуляция, флокуляция) әдістер арқылы жүргізіледі.

Суды тұндыру арнайы құрылыстарда (тұндырғыштарда) жүргізіледі. Тұндырғышта су баяу ағатындықтан (2-8 сағат бойы), араласқан заттардың көп бөлігі судың түбіне шөгеді.

Тұндыру үрдісін жылдамдату үшін, коагуляциялау қолданылады. Коагуляциялау, тіпті тұндыру және сүзу үрдісінде де жойылмайтын араласқан заттардан суды тазартуға мүмкіндік беретін, химиялық әдіс болып табылады. Коагуляциялауды жүргізгенде, суға, онын құрамындағы бикарбонаттармен реакцияға түсуге қабілеті бар, химиялық зат (коагулянт) қосылады. Қазіргі кезде коагулянт ретінде күкірт қышқыл алюминий (алюминий сульфаты немесе күкірт қышқылды глинозем) кеңінен қолданылады, сонымен бірге жоғары молекулалы флокулянттар: сілтілік крахмал, белсендірілген кремний қышқылы және басқа препараттар да пайдаланылады. Күкірт қышқыл алюминий судағы бикарбонаттармен әрекеттесіп, ірі, салмақты, оң зарядты алюминий гидрототығының үлпектерін түзеді. Үлпектердің салмақтары ауыр болғандықтан, олар шөгіп, өздерімен бірге суға араласқан, теріс зарядты ластаушы бөлшектерді тұнбаға түсіреді, бұл судың тез тазаруына жағдай жасайды.

Коагуляциялау мен тұндыру нәтижесінде су мөлдірленеді және біршама түссізденеді, бірақ онда әлі де суға араласқан, тым майда, заттар мен микроағзалар қалады, сондықтан, судың онан арғы тазартылуы жүргізіледі.

Суды араласқан заттардан толық тазарту үшін сүзуді қолданады. Суды сүзу үшін баяу және жылдам сүзетін сүзгілерді пайдаланады.

Баяу сүзетін сүзгінің өнімділігі төмен болғандықтан, кішігірім су құбырларында, ауылды елді мекендерде ғана қолданылады. Ол бетоннан немесе кірпіштен жасалған резервуар болып табылады, ішіне қабат-қабатпен, бөлшектердің өлшемі жоғары қарай біртіндеп азаятындай, ұсақтас, малтатас, қиыршықтас, құм, (0,8-1,0 метр) салынады. Сүзгінің түбінде темір-бетон плиталарынан немесе саңылаулары бар түтіктерден тұратын дренажды жүйе орнатылады. Су, сүзгі арқылы баяу, сағатына 0,1-0,3 м жылдамдықпен өткізіледі. Баяу сүзетін сүзгі арқылы суды тазарту бірнеше фактор кешенінің әсерінен жүзеге асырылады: араласқан заттардың механикалық ұсталуы адсорбция, тотығу (суда еріген оттектің химиялық әсер етуі).

Бұнымен қатар, судың тазаруы микроағзалардың ферментативті қызметінің арқасында және сүзгіде тіршілік ететін қарапайымдылардың тіршілік әрекетімен байланысты биологиялық үрдістер нәтижесінде іске асырылады. Суды сүзгілеу үрдісінде сүзгінің бетінде және оның жоғарғы қабаттарында судағы әр түрлі органикалық, минералдық заттар, коллоидты бөлшектер және көп микроағзалар ұсталынып қалу нәтижесінде, биологиялық қабыршық түзіледі. Бұндай сүзгі «жетілген» деп саналады, себебі, ол органикалық заттардың минералдануына және микрофлораның жойылуына ең жақсы жағдай жасайды.

Ірі су құбырлары станцияларында жылдам сүзгілер қолданылады. Олардың сүзу жылдамдығы, баяу сүзгілерге қарағанда, 50 есе жоғары, алайда, бұндай сүзгілерден өтетін судың мөлшері көп болғандықтан, олар тез ластанып, оқтын-оқтын, төменнен жоғары қарай бағытталған, сумен жуып тазартуды қажет етеді.

Қазіргі кезде суды тазарту үшін санитарлық практикада, сүзу жылдамдығы 10-12 м/сек болатын, кварцты-антрацитті сүзгілер қолданылады. Сүзу нәтижесінде су толық мөлдірленеді және микроағзалардан, шамамен, 99% тазарады .

Су құбырлар арқылы сумен қамтамасыз ету практикасында, сондай-ақ, «жанаспалы мөлдірлегіш» қолданылады. Бұл, әдеттегі су тазартатын құрылыстардың барлық кешенін алмастыратын қондырғы. Ол коагуляция, тұндыру, сүзу - сұлбасы бойынша жұмыс істейтін, 2,3-2,6 м биіктікке дейін қиыршықтаспен, құммен толтырылған, бетоннан жасалған резервуар. Су, құбырлар жүйесімен мөлдірлегіштің төменгі жағына беріледі, ал коагулянт су мөлдірлегішке түсуі алдында тікелей құбырға қосылады. Коагуляция мөлдірлегіштің, ірі түйіршікті бөлшектер салынған, төменгі бөлігінде жүреді, ал жоғарғы бөліктерінде коагулянттың және басқа да араласқан заттардың үлпектері ұсталынып қалады. Жанаспалы мөлдірлегіштің кемшілігі, оның су тазарту өнімділігінің төмендігі және тез ластанатындығы болып табылады, сондықтан оны жиі тазартып тұру керек.

Суды еріген органикалық қосылыстардан тазарту үшін, адсорбция әдісі, ал еріген органикалық және минералдық заттардың мөлшерін азайту үшін - электролиз қолданылады.

Судың сапасын жақсартудың келесі кезеңі – оны зарарсыздандыру, яғни - микроағзаларды жою. Бұл әр түрлі химиялық, физикалық және механикалық әдістер көмегімен жүргізілуі мүмкін.

Суды зарарсыздандырудың химиялық әдісі, оған, судағы микроағзаларды жоятын, әр түрлі химиялық қосылыстар – реагенттер қосу арқылы жүзеге асырылады. Реагенттер ретінде газ күйіндегі хлор, хлордың әр түрлі қосылыстары (хлорлы әк, гипохлориттер, хлорамин және басқалар), озон, сутектің асқын тотығы, т.б. заттар қолданылады.

Санитарлық практикада суды зарарсыздандырудың ең жақсы сыналған және сенімді әдісі - хлорлау болып табылады.

Хлорлаудың негізгі қағидасы, суға хлорды қосқанда, ол гидролизденіп, нәтижесінде, тұз қышқылы мен хлорлылау қышқылы түзілуінен тұрады:

Cl₂ + H₂O = HCl + HOCl

Суды хлорлау кезіндегі бактерицидтік әсерінің мәні келесіде: хлорлылау қышқылы суда Н⁺ және OCl^- иондарына ыдырайды, ал олар хлорлылау қышқылдың өзі сияқты, бактерия жасушасының қабығынан оңай өтіп, микробтарды өлтіреді. Бактерицидтік әсер ететін хлорлылау қышқылы мен гипохлорит-ионы (OCl^-) бірге алғанда белсенді хлор деп аталады.

Ірі су құбыры станцияларында суды зарарсыздандыру үшін газ күйіндегі хлор қолданылады, жиі суды хлорлауға хлорлы әктің 1% ерітіндісі қолданылады, ондағы белсенді хлордың мөлшері 25% кем болмауы керек.

Суды хлорлау арқылы зарарсыздандыру кезінде хлор органикалық және минералды қосылыстармен өзара әсерлеседі. Оларды тотықтыру үшін жұмсалған хлордың мөлшерін судың хлор сіңіргіштігі деп айтады. Суда бұндай заттар неғұрлым көп болса, хлорсіңіргіштігі де соғұрлым жоғары болады және зарарсыздандыру үшін белсенді хлордың көбірек мөлшерін қажет етеді.

Толық бактерицидтік эффектісіне қол жеткізу үшін, белсенді хлорды суға тек органикалық қосылыстарды тотықтыруға ғана емес, сонымен бірге микроағзаларды да жоятын мөлшерде қосу керек. Оның үстіне, хлорлаудың тиімділігін көрсететін, суда хлордың біршама мөлшері қалуы тиіс; оны қалған бос күйндегі хлор деп атайды. Оның мөлшері 1 л суда 0,3-0,5 мг болуы керек.

Суды зарарсыздандырудың химиялық әдістеріне озондау да, яғни озонның көмегімен зарарсыздандыру жатады.

Озонның тотығу-тотықсыздандыру потенциалы жоғары. Озонның зарарсыздандыратын қабілеті, оның ыдырауы кезінде молекулалық оттектен басқа, күшті тотықтырғыш болып табылатын, атомарлы оттегі түзілуіне байланысты. Сол сияқты, суда бұл кезде күшті тотықтырғыш қасиеттері бар, бос радикалдар -ОН және НО₂ ^- түзіледі. Озонның зарарсыздандыратын әсерінің механизмі хлордың әсеріне ұқсас, бірақ судағы органикалық қосылыстардың озонмен реакцияға түсуі, хлорға қарағанда, толығырақ жүреді және ол, күшті тотықтырғыш ретінде әсер етіп, микроағзалардың өмірі үшін аса маңызды ферменттерін зақымдайды және олардың өліміне әкеп соғады. Озон - протоплазмалық у сияқты әсер етеді деген болжамдар да бар.

Суды озондаудың, хлорлауға қарағанда, бірқатар артықшылықтары бар:

- судың органолептикалық қасиеттері жақсарады (түсі, иісі);

- озон судың минералдық құрамы мен рН ортасына теріс әсер етпейді;

- озонның артық мөлшері тез арада оттекке айналатындықтан, қалған озон (0,3 мг/л – ге дейін мөлшері рұқсат етіледі) ағзаға қауіпті емес және судың органолептикалық қасиеттеріне әсер етпейді;

- озондауды бақылау, хлорлауды бақылауға қарағанда, аса қиын емес, өйткені, озондау үрдісіне температура, судың рН ортасы, т.б. факторлар әсер етпейді.

Суды зарарыздандыру үшін озонның қажетті мөлшері, 3-5 мин әсер ету кезінде, орта есеппен 0,5-6 мг/л тен. Озондау арнайы аспаптардың – озонаторлардың көмегімен жүзеге асырылады.

Суды зарарсыздандырудың химиялық әдістеріне, ауыр металдар (күміс, мыс, алтын) тұздарының олигодинамикалық әсерін пайдалануға, яғни олардың өте аз концентрацияларында ұзақ уақыт бойына бактерицидтік әсер ететін қабілетіне негізделген әдістер жатады.

Әсер ету механизмі, ауыр металдардың оң зарядталған иондары судағы теріс зарядталған микроағзалармен электроадсорбция деп аталатын, реакцияға түсуіне негізделген. Бұл реакция нәтижесінде ауыр металдардың иондары микроб жасушаларына терең еніп, оларда ауыр металдардың альбуминдерін және нуклеин қышқылдарымен қосылыстар түзіеді де, микроб жасушаларын өлімге келтіреді. Бұл әдіс кеңінен қолданылмайды. Ол тек, көлемі аз суларды зарарыздандыру үшін ғана қолданылады.

Жалпы алғанда, суға белгілі бір химиялық заттарды қосуға негізделген зарарсыздандырудың барлық химиялық әдістерінің бірқатар кемшіліктері бар, біріншіден, судың құрамы мен органолептикалық қасиеттеріне қолайсыз әсер етеді. Бұдан басқа, бактерицидтік эффектісі барлық микроағзаларға бірдей әсер етпейді, көбінесе, ол қосылатын заттың дозасы дұрыс алынуына, оның бактериялармен байланыста болуы уақытына байланысты, сондықтан, зарарсыздандыру үрдісіне әсер ететін факторларға үнемі және ұқыпты түрде бақылау жасау қажеттілігі туындайды. Реагенттердің кейбірі (әсіресе, хлор) улы болғандықтан, олармен жұмыс істегенде, сақтық шараларын сақтауды қажет етеді.

Осының барлығы, химиялық әдістермен салыстырғанда, көптеген артықшылықтары бар физикалық әдістерді дайындауға себеп болды.

Суды зарарсыздандырудың физикалық әдістері. Техникалық жағынан ең толық зерттеліп, дайындалған әдістердің бірі – ультракүлгін сәулелерді пайдалану болып табылады. Суды ультракүлгін сәулелермен зарарсыздандыру кезінде, микробтардың вегетативті түрлері ғана жойылып қоймайды, сонымен қатар, споралық түрлері де және хлордың әсеріне тұрақты келетін вирустар, гельминт жұмыртқалары да жойылады. Суды ультракүлгін сәулелермен зарарсыздандырудың тиімділігіне судың лайлылығы, түстілігі, ондағы темірдің тұздары әсер етеді, өйткені олар ультракүлгін сәулелерді сіңіреді. Сондықтан, суды ультракүлгін сәулелерімен зарарсыздандыру үшін, алдымен оны мұқият тазарту керек.

Суды зарарсыздандырудың физикалық, реагентсіз әдістеріне, сол сияқты, ультрадыбыс, иондаушы сәулелерді қолдану да жатады. Олар зарарсыздандырылатын судың құрамы мен қасиеттеріне әсер етпейді, оның органолептикалық қасиеттерін де нашарлатпайды. Олар микроағзалардың құрылысына тікелей әсер ететіндіктен, бактерицидтік әсерінің диапазоны өте үлкен. Зарарсыздандыру үшін аз ғана уақыт жұмсалады. Алайда, қазіргі кезде бұл әдістерді практикада пайдалану үшін жеткілікті дәрежеде тиімді болып табылатын қондырғылар жоқ.

Суды зарарсыздандырудың өте қарапайым физикалық әдістерінің бірі – қайнату. Суды қайнатқанда 3-5 минут ішінде ондағы барлық вегетативті түріндегі микроағзалар жойылады, ал 30 минут қайнатқанда - су толық стерильденеді.

Дегенмен, бактерицидтік эффектісінің жоғары болғанына қарамастан, бұл әдісті көлемі үлкен суды зарарсыздандыру үшін қолдану мүмкін емес, негізінен, бұл әдіс тұрмыс жағдайында қолданылады. Оның үстіне, бұл әдістің бірқатар кемшіліктері бар: қайнатқанда, газдардың ұшып кетуіне байланысты, судың дәмі нашарлайды, сонымен бірге, суда микроағзалардың тезірек көбею мүмкіншілігі жоғарылайды.

Су сапасын жақсартудың арнайы әдістері, судың минералдық құрамын және оның органолептикалық қасиеттерін жақсартуға бағытталған.

Суды өңдеудің арнайы әдістеріне жататындар:

- дегазациялау – судағы еріген газдарды кетіру; бұл әдіс судан күкіртсутек газын және басқа да, иісі жағымсыз, газдарды кетіру үшін қолданады;

- суды жұмсарту – судан кальций мен магний катиондарын толық немесе ішін-ара кетіру: реагенттік, ион алмасу немесе термиялық әдіс арқылы жүзеге асырылуы мүмкін;

- суды тұзсыздандыру – өнеркәсіптік қолдануға дайындау кезінде суды толық тұщыландыру; жарым-жартылай тұзсыздандыру немесе тұщыландыру судың құрамындағы тұздардың мөлшерін ауыз суда болатын мөлшеріне (1000 мг/л-ден төмен) дейін төмендету үшін жүргізіледі; оларға әр түрлі тұщыландырғыштарда (атомдық, вакуумдық, көп сатылы, гелиотермиялық), ионитті қондырғыларда суды дистильдеу арқылы, сол сияқты электрохимиялық әдіспен және мұз қатыру арқылы қол жеткізуге болады.

- суды темірсіздендіру - судан темірді кетіру аэрация, суға әк аралыстыру, коагуляция, катиондау арқылы іске асырылады;

- суды дезодарациялау - судың иісі мен татыған дәмін кетіру, дегазациядағы сияқты әдістермен іске асырылады; микроағзалардың болуынан және бактериялар, саңырауқұлақтар, балдырлар және әртүрлі органикалық заттардың ыдырау өнімдері болуынан пайда болған иістерді жою үшін, озондау, калий перманганатымен, сутектің асқын тотығымен өңдеу, сорбциялық сүзгілер арқылы сүзу, сияқты әдістер қолданылады;

- дезактивация – суды, құрамындағы белсенді заттардан тазарту;

- фторлау – суда фтор жетіспеген жағдайда, оған фтор қосу;

- фторсыздандыру – суда фтордың мөлшері көп болған жағдайда, оның мөлшерін азайту;

Орталықтандырылмаған сумен қамтамасыз ету жүйесі жиі қолданылатын ауылдық елді мекендер үшін жергілікті су көздерінің суын зарарсыздандыру әдістері айырықша өзекті болып табылады.

Санитарлық-гигиеналық талаптарға сәйкес құдықтарды дезинфекциялау:

- аурудың алдын алу мақсатында (жаңа құдықтар салынғаннан соң немесе бұрынғы құдықтарды тазарту, не жөндеу жұмыстарынан кейін);

-эпидемиологиялық көрсетілімдері бойынша (елді мекенде ішек инфекциялары өршуі кезінде немесе құдық суларына ағынды сулар, нәжіс, жануарлардың өліктері түскенде, т.б.) жүргізіледі.

Аурулардың алдын алу мақсатында, кем дегенде, жылына бір рет құдықтарды (каптаждарды) түбінде жиналған лайдан және жыныстардың шөгінділерінен тазарту, құдық жабдықтарына ағымдағы жөндеу жұмыстарын жүргізіп отыру керек. Жүргізілген әрбір тазарту және жөндеу жұмыстарынан соң, құдықты (каптажды) дезинфекциялау керек.

Құдықтарды эпидемиологиялық көрсетілімі бойынша дезинфекциялау:

- құдықты алдын ала дезинфекциялауды;

- құдықты тазалауды;

- құдықты қайта дезинфекциялауды қамтиды;

Құдықтың суын зарарсыздандыру, құдықтың өзін дезинфекциялағаннан кейін, әр түрлі әдістерді қолдану арқылы, көбінесе, хлорлы препараттармен толтырылған, суға мөлшерлеп хлор бөлетін, патрон көмегімен іске асырылады. Құдықтарды дезинфекциялау үшін, Қазақстан Республикасында қолдануға рұқсат етілген заттарды (мысалы, «Акватабс», т.б.) пайдалану керек. Орталықтандырылмай сумен қамтамасыз ету кезінде суды зарарсыздандырудың арнайы режимі дайындалған, бұл режим белсенді хлордың қажетті мөлшерін, бос күйіндегі қалған хлордың мөлшерін және зарарсыздандыру уақытын ескереді.

Құдықтың суын құрамында хлоры бар препараттармен зарарсыздандыру үрдісінде хлорлағаннан кейін суда қалған (белсенді) хлордың мөлшері 0,5 мг/л деңгейінде болуы керек. Бұл деңгейге жетуі көптеген факторларға байланысты, оның ішінде, негізгісі - су зарарсыздандыруда қолданылатын, суға мөлшерлеп хлор бөлетін патронды толтыру үшін дезинфекциялаушы препараттың қажетті мөлшері болып табылады. Құдық суының хлор сіңіргіштігі зертханада, 1 л зерттелетін суға қосылған белсенді хлордың мөлшерімен, оның суға қосылғаннан соң 30 минут өткеннен кейінгі судағы мөлшерінің арасындағы айырмасымен анықталады.

Егер, құдық суы сапасының микробиологиялық көрсеткіштері бойынша нашарлау себептерін анықтау және /немесе жою мүмкін болмаса, онда суды үнемі зарарсыздандырып отыру қажет. Судың химиялық ластануы тұрақты болса, санитарлық –эпидемиологиялық мекемелер құдықты жою жөнінде шешім қабылдайды.