Наукова новизна отриманих результатів

Отримано нові дані про стан якості питної води з централізованих джерел водопостачання району за санітарно-хімічними показниками.

Практичне значення отриманих результатів

Результати дослідження дозволять вдосконалити технологічну схему підготовки води з поверхневих джерел для господарсько-питного водопостачання міста Харківської області з населенням 120 000 чоловік, а також застосувати кращі з передових розробок в галузі приладів побутового очищення води.

1. Проблеми якості питної води в Україні

Питна вода - це природна вода, яку людина може пити сирою. За твердженням ВООЗ здоров'я більш, як 80 відсотків хвороб, які має людина, пов'язані із якістю води, яку вона п'є. Еволюційно людина завжди вживала ту природну воду, яка її оточувала. Це, в першу чергу, річка (вода яка постійно тече), особливо гірська річка, в якій вода тече з різними перекатами, поворотами, водопадами; озерна вода; різні природні джерела, особливо ті, де вода сама витікає з під Землі і далі тече річкою і на кінець вода із криниці. В часи, коли довкілля людини було чистим і природним, для організму людини не було розділення води на питну і не питну, бо практично вода із всіх природних джерел була питною.

Взагалі природна вода - це особливий коктейль природних мікроелементів, в яких формується і завдяки яким функціонує організм людини. По суті, вода найбільш важлива рідина в природі. У воді зародилось життя. Життя є лише там, де є вода. «Без води життя в біосфері невідоме» - стверджував В.Вернадський [1].

Природна вода є розчином газів і мінеральних речовин, а для зовнішних оболонок Землі (не глибше 3-5 км) і місцем існування живих організмів. В залежності від температури і тиску у воді розчиняється все, в ній можуть міститися всі елементи періодичної системи, які зустрічаються в природі і навіть метали і важкорозчинні сполуки.

Основні фізико-хімічні властивості води впливають на всі процеси, в яких вода приймає участь, особливо важливою є вода для існування організму людини. Вода настільки важлива частина нашого життя, що ми до цих пір не можемо в це повірити [2].

В живому організмі клітини можуть функціонувати лише у водному середовищі, у водному оточенні. Це стосується синтезу білків, ферментативних реакцій та інших обмінних процесів. Структура води в організмі незвичайна - вона в основному нагадує структуру кристалічної решітки льоду. Для неї особливо важливим є співвідношення водневих зв'язків між молекулами, співвідношення між позитивними і від'ємними її зарядами. Найбільш близька до такої води тала або джерельна.

Вода природна досить глибоко входить в систему живих клітин, добре їх обводнює, сама міцно утримується ними, забезпечує оптимальний хід окислювально-відновлювальних реакцій, інтенсивність і рівень обміну речовин. Для тканин організму така зв'язана, або структурована (чи квазікристалічна) вода є каталізатором біохімічних реакцій. Вона підвищує синхронність і ефективність роботи регуляторних систем організму і стійкість тканин до несприятливих впливів. Білки, нуклеїнові кислоти, фосфоліпіди, жирні кислоти і вода в організмі створюють єдину систему (ліотропний природний рідкий кристал). Таку ліотропну структуру неможливо розділити на компоненти без її руйнування. Саме зв'язана, структурована вода є основою біоенергоінформаційних процесів в природі і в людини.

В наслідок активної господарської діяльності людини на Планеті різко знижується якість питної води. Поверхневі джерела, на жаль далеко не завжди можуть розглядатись в якості перспективних для вирішення завдань водопостачання. Так само погіршується якість і підземних вод. Це пов'язано із практикою використання надр Землі. Погіршання якості підземних вод - це результат погіршання загальної екології довкілля, оскільки фільтраційна здатність ґрунтів не безмежна.

Нагадаємо кілька фрагментів цього Кодексу. Вимоги до технології видобутку природної води: Вода яка отримана із природних джерел або пробурених свердловин, без зовнішнього впливу на хімічні і фізичні властивості природної мінеральної води [3].

Далеко не будь-яка вода із свердловини може вважатись якісною, натуральною, мінеральною водою, придатною для пиття, а лише та в якій є наявність у воді мінеральних солей в певних пропорціях і наявність в ній слідових кількостей і інших складових”.

Що надто важливо, особливо сьогодні, щоб технологія підготовки і розливу води включала очистку натуральної води лише від піску, глини без зміни природного мінерального складу. Це записано як збір води в умовах, що гарантують її вихідну мікробіологічну чистоту і стабільний хімічний склад існуючих в ній компонентів.

Отже, щоб бути впевненому, що п'єш натуральну природну воду, необхідно бути впевненим, що вода повністю відповідає цим трьом пунктам про мінеральну воду в Кодексі Аліментаріуса.

Завдяки наведеним причинам, зараз більш ніж на 70% загальної кількості поверхневих джерел, водопостачання в державі за своєю якістю відносяться до 3-го та 4-го класів. При цьому значно погіршився бактеріальний стан поверхневих вод, що безпосередньо стало загрозою для здоров'я населення. Слід відзначити, що основні очисні споруди по підготовці води, використовуванні при цієї технології, були розроблені та побудовані в 40-60 роках минулого століття, коли поверхневі джерела водопостачання відносились до 1-го та 2-го класів якості.

Не кращий стан із підземними джерелами водопостачання. Близько половини підземної води подається водопроводами із великими відхиленнями від прийнятих у світі стандартів. У державі досі немає екологічно, економічно виправданих технологій кондиціювання підземних вод при розгляді проблем централізованого постачання.

І ще одна важлива обставина. Україна за ступенем водозабезпечення населення займає одне із останніх місць серед країн Європи, а за водоємністю валового суспільного продукту попереду всіх. Це є однією із причин інтенсивного використання природної води, а відповідно і забруднення значно інтенсивніше, ніж в інших країнах.

Відновлення та покращання існуючих систем розподілення питної води пов'язано із великими фінансовими затратами і , навіть, якщо такі фінансові ресурси у державі були б, то робота потребує для її здійснення тривалого часу. Отже вирішення глобально цієї проблеми для країни практично не реально, враховуючи ще її стан економічного розвитку.

Напевно єдине вірне рішення проблеми полягає в тому, що капітальні вкладення доцільно спрямувати на розвиток нових, а також переоснащення діючих систем централізованого водопостачання та водовідведення для їх надійного функціонування. Добитись того, щоб вода у всіх централізованих водопроводах була безпечною для життя людини.

В загальному для забезпечення потреб населення високоякісною питною водою достатньої кількості для пиття і приготування їжі, необхідно впроваджувати сучасні системи водопостачання комплексно як із централізованих систем водопостачання і водовідведення, так із підземних і поверхневих джерел.

Можна стверджувати, що сьогодні існують принаймні три основних шляхи вирішення проблеми питної води в Україні: це виробництво фасованої або бутильованої води контрольованої високої якості; використання індивідуальних доводоочищувачів (фільтрів) та впровадження групових і локальних водоочисних установок [4].

Значна концентрація міського населення, різке збільшення промислових, транспортних, сільськогосподарських, енергетичних та інших антропогенних викидів призвели до порушення якості води, появі в джералах водопостачання невластивих природньому середовищу хімічних, радіоактивних та біологічних агентів. Все це робить ефективне водозабезпечення населення провідною проблемою сучасної гігієни.

Експертами ВООЗ встановлено, що 80% всіх хвороб в світі пов'язано з незадовільною якістю питної води та порушенням санітарно-гігієнічних та екологічних норм водо забезпечення [5].

Проблема питного водопостачання в Україні, як і в інших країнах світу існує не ізольовано, а й численних взаємозв'язках з народногосподарськими, водогосподарськими та екологічними проблемами. ЇЇ розв'язанню сприяють Водний і Земельний кодекси України, державні стандарти та галузеві нормативні документи, що регулюють утримання джерел питного водопостачання і забезпечення належної якості питної води.

В зв'язку з чим проблема забезпечення населення доброякісною питною водою є актуальною і її вирішення вбачається в створенні моніторинга гідросфери, особливо підземних та поверхневих джерел водопостачання.

Використання питної води забрудненої нітратами в штучному харчуванні дітей раннього віку призводить до отруєння, навіть з фатальним кінцем.

Поява отруєнь нітратами води дітей раннього віку повинна розцінюватись, як загроза для життя та здоров 'я населення [6].

Сьогодні при оцінці якості питної води враховуються лише хімічні і мікробіологічні властивості, яких явно недостатньо для кількісної характеристики якості питної води, зокрема наскільки конкретна питна вода зберігає, після всякого втручання в процес до водопідготовки людиною, природну біоенергетику, яка внутрішня структура води і відповідність її будови структурі всього живого на Землі, в тому числі і людини.

Такі важливі характеристики можна одержати лише провівши певні фізичні дослідження для води, як цілісної, конденсованої системи.

Питна вода, яка максимально сьогодні відповідає властивостям внутрішньо клітинної води - це вода найвищого критерію якості.

Сьогодні, з допомогою стандартизованих приладів, необхідно визначити ряд фізичних характеристик питної води, зокрема визначити наявність структурної упорядкованості води. Отже, якщо фасована питна вода або навіть природна джерельна (текуча) вода має відповідний санітарно-гігієнічний і екологічний паспорт якості і фізичні характеристики, то така питна вода відповідає найвищому критерію якості і є питною водою для гарантованого збереження здоров'я людини.

Узагальнюючи вище викладене, підкреслимо, що ситуація із питним водопостачанням і якістю питної води, як в окремих регіонах, так і в цілому в Україні потребує прийняття таких екстрених заходів, спрямованих на відновлення централізованого постачання. Оновлений закон України, який підписаний президентом України в жовтні місяці 2011 року про виконання Програми «Питна вода України», буде сприяти забезпеченню населення країни якісною питною водою та розпочати поступову комплексну модернізацію, оновлення всього водопровідно-каналізаційного господарства України [7].

Втрати питної води, що розвиваються через катастрофічного технічного стану систем водопостачання сягають 40%. Світовим співтовариством розробляється програма співдії для поліпшення забезпечення населення планети питної води і санітарними умовами.

За оцінками, водні ресурси України це від 50 до 52км3/год, зокрема поверхневі - до 39км3/год, підземні - до 13км3/год. Проте водоспоживання невпинно зростає і сьогодні сягає 32-36км3/год.

За даними МОЗ України та Міністерства довкілля та безпеки України, наведеним у «Національний план дій зі гігієну довкілля» (розроблений 1998 р):

* щорічно до 10% досліджених проб води із водопровідних мереж відповідають гігієнічним нормативам по органолептичними властивостями, загальної мінералізації, змісту хімічних речовин;

* практично кожна восьма проба питної води сільських водопроводів й кожна третя із джерел децентралізованого водоспоживання відповідає вимогам за показниками;

* кількість аварій, які у результаті надзвичайно поганий стан водогінної мережі, до рівня перевищує відповідну норму країнах Європи;

* питна вода у регіонах України - важливий чинник ризику виникнення інфекційних захворювань.

1.1 Оцінка джерел водопостачання

Джерела водопостачання - поверхневі (річки, водосховища), ґрунтові та міжпластові води, службовці місцевого (децентралізованого) або централізованого водопостачання. Джерела водопостачання розрізняються за своїм походженням, наявністю у них води, її якості та санітарної надійності, тобто можливості зміни і погіршення якості води. Найбільш часто для централізованих водопроводів використовують поверхневі і міжпластові води.

Глибокі міжпластові (артезіанські) води більш надійними в санітарному відношенні. Грунтові води менш придатні для господарсько-побутових цілей. Вони служать для децентралізованого водопостачання. Поверхневі вододжерела (річки, водосховища) найбільш поширені і слабко мінералізовані. Вони легко забруднюються з поверхні і потребують спеціальної очистки та знезараження.

В районах, де існує іригаційна система, в якості джерел водопостачання використовують іригаційні канали. В останні роки у зв'язку зі збільшенням витрати води у великих містах і промислових центрах на господарсько-побутові і виробничі потреби використовують штучні водосховища, влаштовуються шляхом регулювання стоку великих річок.

При виборі джерел водопостачання керуються спеціальним стандартом (Дсанпін 2.2.4 - 171 - 10 «Джерела централізованого господарсько-питного водопостачання»), яким визначаються якість води і умови, при яких джерело може використовуватися для централізованого водопостачання. Виходячи з досвіду експлуатації сучасних водопровідних станцій, визначено ряд нормативів якості води вододжерел, при яких може бути забезпечене при відповідній очистки та знезараження необхідну якість питної води. До таких нормативів відносяться:

- кількість кишкових паличок в 1 л води (не більше 10 000),

- вміст сухого залишку (не більше 1000 мг/л),

- сульфатів (не більше 500 мг/л),

- хлоридів (не більше 350 мг/л),

- запах (не більше 3 балів).

Одночасно при оцінці якості води можуть використовуватися санітарні показники: окислюваність води, біохімічна потреба в кисні (ВПК), азот амонійний, нітрити і нітрати та ін., за якими можна судити про забруднення джерел водопостачання органічними речовинами. При виборі джерела водопостачання обов'язкова оцінка природних і місцевих (санітарних) умов навколишньої зони. До санітарних умов відносяться: щільність населення і забудови житловими і промисловими об'єктами, стан благоустрою населених місць, наявність джерел забруднення, заболоченості та ін.

При складанні санітарного висновку за даними лабораторного аналізу, отримані результати порівнюють з нормативами ДсанПіН. При санітарному спостереженні за артезіанськими водами дуже важливо зіставлення даних багаторічного санітарно-лабораторного контролю. Сталість складу води і відповідність характерному природному складу завжди свідчить про надійність джерела водопостачання в санітарному відношенні і відсутності небезпеки органічного та бактеріального забруднення.

При обстеженні джерел водопостачання застосовуються органолептичні, хімічні, фізичні, бактеріологічні, гельминтологічні та ін. Методи дослідження. Порядок взяття проб при виборі джерела водопостачання визначений ДсанПіН 2.2.4 - 171 - 10.

На всіх джерелах водопостачання та водопровідних спорудах господарсько-питного призначення для забезпечення санітарно-епідеміологічної надійності систем централізованого і місцевого водопостачання населених пунктів встановлюють зони санітарної охорони відповідно до вимог ДсанПіН 2.2.4 - 171 - 10 [9].

1.2 Основні показники якості води

Оскільки не існує єдиного показника, який характеризував би весь комплекс характеристик води, оцінка якості води ведеться на основі системи показників. Показники якості води поділяються на фізичні, бактеріологічні, гідробіологічні і хімічні. Іншою формою класифікації показників якості води є їх розподіл на загальні та специфічні. До загальних відносять показники, які характерні для любих водних об'єктів. Наявність у воді специфічних показників обумовлено місцевими природними умовами, а також особливостями антропогенного впливу на водні об'єкти.

До основних фізичних показників якості води відносяться:

1. Температура. У водних об'єктах температура є результатом одночасної дії сонячної радіації, теплообміну з атмосферою, переносу тепла течією, перемішування водних мас і поступання підігрітих вод із зовнішніх джерел.

2. Запах води утворюється специфічними речовинами, які поступають у воду в результаті життєдіяльності гідробіонтів, розкладання органічних речовин, хімічної взаємодії водних компонентів і компонентів, які поступають із зовнішніх (аллохтонних) джерел. Запах вимірюється у балах.

3. Прозорість води залежить від ступеню розсіювання сонячних променів у воді речовинами органічного і мінерального походження, які знаходяться у воді в підвішеному і колоїдному стані. Прозорість визначає протікання біохімічних процесів, які вимагають освітленності (первинне продукування, фотоліз). Прозорість вимірюють в сантиметрах.

4. Кольоровість. Колір води обумовлюється вмістом органічних забарвлених сполук. Речовини, які визначають колір води, попадають в воду внаслідок вивітрювання гірських порід, продукуючих процесів, з підземним стоком, із антропогенних джерел. Висока градусність кольору знижує органоліптичні властивості води, зменшує кількість розчинного кисню.

5. Вміст зважених речовин. Джерелом підвишених речовин можуть бути процеси ерозії грунтів і гірських порід, скаламучування донних відкладів, продукти метаболізму і розклад гідробіонтів, продукти хімічних реакцій і антропогенні джерела. Підвішенні речовини впливають на глибину проникнення сонячного пропеню, погіршує життєдіяльність гідробіонтів, приводить до замулювання водних об'єктів, що викликає старіння (евтрофіровання). Вміст підвішаних речовин вимірюється в г/м3 (мг/л).

Бактеріологічні показники характеризують забруднення води патогенними мікроорганізмами. До числа важливих бактеріологічних показників відносять: колі-індекс - кількість кишечних палочок в одному літрі води; колі-титр - кількість води в міліметрах, де може бути одна кишечна палочка; чисельність лактозопозитивних кишечних палочок; чисельність коліфагів.

Гідробіологічні показники дають можливість оцінити якість води за живими організмами і рослинності водойм. Зміна видового складу водних екосистем може проходити при слабкому забрудненні водних об'єктів, які не визначаються ніякими іншими методами. Тому гідробіологічні, показники є найбільш чутливими. Існують декілька підходів до гідробіологічної оцінки якості води [10].

Оцінка якості води за видовою різноманітністю організмів. З збільшенням ступеня забрудненності водних об'єктів видова різноманітність, як правило зменшується. Тому зміна видового різноманіття є показником зміни якості води. Оцінку видового різноманіття здійснюють на основі індексів різноманіття (індекси Маргалефа, Шеннона і ін.).

Оцінка якості води за функціональними характеристиками водного об'єкту. В цьому випадку про якість води говорять за величиною первинної продукції, інтенсивності деструкції і деяким іншим показникам.

Фізичні, бактеріологічні та гідробіологічні показники відносять до загальних показників якості води.

Хімічні показники можуть бути загальними і специфічними. До числа загальних хімічних показників якості води відносять:

Розчинний кисень. Основним джерелом поступання кисню у водні об'єкти є газообмін з атмосферою (атмосферна реаерація), фотосинтез, а також дощові та талі води, які, як правило перенасичені киснем. Окислювальні реакції є основним джерелом енергії для більшості гідробіонтів. Основними хто використовує кисень є процеси дихання гідробіонтів і окислення органічних речовин. Низький вміст розчинного кисню (анаеробні умови) впливає на всі комплекси біохімічних і екологічних процесів у водному об'єкті.

Хімічне використання кисню (ХВК) визначається як кількість кисню, яка необхідна для хімічного окислення в одиниці об'єму води органічних і мінеральних речовин. При визначені ХВК у воді добавляють окислювач - біхромат калію. Величина ХВК дозволяє говорити про забруднення води окислюючими речовинами, але не дає інформації про склад забруднення. Тому ХВК відносять до загальних показників.

Біохімічне використання кисню (БВК) визначається як кількість кисню, яка витрачається на біохімічне окислення в одиниці об'єму органічних речовин за певний період часу. В практиці БВК визначають на протязі 5 діб - БВК5. Чим більше у воді органіки, тим вище окисленість і більше БВК. Природні води звичайно мають БВК5 на рівні 0,5-2 мг/л. БВК20 звичайно трактують як повне БВК, ознакою якого є початок процесів нітріфікації в пробі води. БВК також відносяться до загальних показників якості води.

Водневий показник (рН). В природних водах концентрація іонів водню залежить, головним чином, від співвідношення концентрацій вугільної кислоти і її іонів. Джерелами вмісту іонів водню в воді є також гумінові кислоти, які присутні в кислих грунтах і, особливо, в болотяних водах, гідроліз солей тяжких металів. Від рН залежить розвиток водних рослин, характер протікання продукуючих процесів. Кислотно-лужна реакція (рН) не повинна виходити за межі значень 6,5-8,5.

Вміст азоту. Азот може знаходитись в природних водах у вигляді вільних молекул N2 і різноманітних сполук в розчинному, колоїдному чи завислому стану. В загалі в азоті природних вод прийнято виділяти органічну та мінеральну форму. Основним джерелом поступання азоту є внутрішньоводоймищні процеси, газообмін з атмосферою, атмосферні опади і антропогенні джерела. Різні форми азоту можуть переходити одна в іншу в процесі кругообігу азоту. Азот відноситься до основних лімітуючих біогенних елементів. Високий вміст азоту прискорює процес евтотроуфування водних об'єктів.

Вміст фосфору. Фосфор у вільному стані в природних умовах не зустрічається. В природних водах фосфор находиться у вигляді органічних і неорганічних сполук. Основна маса фосфору знаходиться у завислому стані. Сполуки фосфору поступають у воду в результаті внутрішніх процесів, вивітрювання та розчинення гірських порід, обміну з донними відкладами та з антропогенних джерел. На відміну від азоту кругообіг фосфору незбалансований, що визначає його більш низький вміст у воді.

Мінеральний склад. Мінеральний склад визначається за сумарним вмістом семи головних іонів: К+, Na+, Ca2+, Mg2+, Cl-, SO42-, НСО3-. Основними джерелами підвищення мінералізації є грунтові і стічні води. З точки зору впливу на людину і гідробіонти несприятливими є як високі, так і надмірно низькі показники мінералізації води.

Феноли. Вміст фенолів у воді може визначатися метаболізмом гідробіонтів і біохімічною трансформацією органічних речовин. Джерелом надходження фенолів є гумінові речовини, що утворюються в ґрунтах і торфовищах. Феноли здійснюють токсичний вплив на гідробіонти і погіршують органолептичні властивості води [11].

Нафтопродукти. До нафтопродуктів відносяться паливо, олії, бітуми і деякі інші продукти, що представляють собою суміш вуглеводів різних класів. Джерелами надходження нафтопродуктів є витоки при їхньому видобутку, переробці і транспортуванні, а також стічні води. Незначна кількість нафтопродуктів може виділятися в результаті у середині водоймових процесів. Вуглеводні, які входять до складу нафтопродуктів роблять токсичний і до деякої міри, наркотичний вплив на живі організми, уражаючи серцево-судинну і нервову системи. Гранично допустима концентрація нафтопродуктів в воді - 0,05 мг/л.

ПАР і СПАР. До поверхнево-активних речовин (ПАР) відносять органічні речовини, що володіють різко вираженою здатністю до адсорбції на поверхні «повітря-рідина». У переважній більшості поверхнево-активні речовини, що попадають у воду, є синтетичними (СПАР). СПАР здійснюють токсичний вплив на гідробіонти і людину, погіршують газообмін водяного об'єкта з атмосферою, знижують інтенсивність внутри водоймових процесів, погіршують органолептичні властивості води. СПАР відносяться до речовин, що повільно розкладаються.

Пестициди. Під пестицидами розуміють велику групу штучних хлорорганічних і фосфорорганічних речовин, застосовуваних для боротьби з бур'янами, комахами і гризунами. Основним джерелом їхнього надходження є поверхневий і дренажний стік із сільськогосподарських територій. Пестициди володіють токсичним, мутагенною і кумулятивною дією, руйнуються повільно [12].

Важкі метали. До числа найбільш розповсюджених важких металів відносяться свинець, мідь, цинк. Важкі метали володіють мутагенною і токсичною дією, різко знижують інтенсивність біохімічних процесів у водяних об'єктах. Хімічні показники виміряються в г/м3, мг/дм3 (мг/л).

1.3 Процеси очищення та обробки води

Для остаточного знищення у відфільтрованій воді живих організмів, у тому числі і патогенних, застосовують знезараження. Дезінфекцію води здійснюють хімічними та фізичними методами. У першому випадку використовують сильні окислювачі. При фізичних методах воду обробляють на бактерицидних, електролізних, термо- та інших установках.

1. Хлорування є найбільш поширеним засобом знезараження води і здійснюється розчином хлору або хлорного вапна, які утворюють хлорнуватисту і соляну кислоти. Хлорнуватиста кислота нестійка і розпадається з виділенням атомарного кисню і гіпохлоритного іону, які проявляють сильну окислювальну дію.

2. На відміну від хлорування вода після обробки на бактерицидних установках не набуває неприємних присмаків і запахів, а сам процес знезаражування та експлуатації досить простий і не вимагає реагентів, але сфера використання цього методу обмежена, а залишкова дія знезаражування відсутня.

3. Озонування води передбачає використання озону, що легко розпадається з утворенням атомарного кисню, який знищує бактерії, спори, віруси і руйнує органічні домішки. Це дозволяє використовувати озон не лише для знезараження, але й для знебарвлення і дезодорації води. Його надлишок (на відміну від хлору) не погіршує якості води.

4. Пом'якшення води застосовують для зниження її жорсткості шляхом усунення або зменшення солей кальцію та магнію, головним чином, при підготовці води для котельних установок та технологічних потреб окремих підприємств. Розрізняють методи реагентного і катіонового пом'якшення води. При пом'якшенні підземних вод, як правило, використовують катіонітові методи, для поверхневих - реагентні, які проводять одночасно з проясненням.

5. При значному вмісті заліза, вода контактуючи з киснем, набуває бурого кольору і неприємного металевого присмаку. Пластівці гідрату окису заліза випадають в осад і можуть викликати закростання труб. Вода з великим вмістом заліза непридатна для деяких підприємств, тому що може викликати псування продукції, змінюючи її колір. Вміст заліза в питній воді не повинен перевищувати 0,3 мг/л, а у технічні воді - відповідно до вимог технологів.

6. Для боротьби з біологічним заростанням трубопроводів і обладнання переодичного використовують купоросування і хлорування води.

7. Знесолення води полягає у видаленні з неї розчинних солей. Повне знесолення необхідне для технологічних процесів, зокрема, при підготовці води для котлів високого тиску. Часткове видалення розчинних солей називають опрісненням. Опріснення води з вмістом солей до 2-3 г/л проводять іонним обміном, при концентрації солей 3 - 15 г/л - методом гіперфільтрації або електролізу і для води з вмістом солей більше 10г/л - шляхом заморожування, дисциляції або гіперфільтрації.

8. Дезодарація води. Для зниження інтенсивності присмаків і запахів використовують окислення з наступною сорбцією речовин, для чого воду фільтрують крізь гранульоване активоване вугілля з переодичністю його регенерацією або заміною. Можна також вводити вугілля у вигляді порошку перед відстійниками або фільтрами. При незначній інтенсивності присмаків і запахів можна використовувати тільки окислення, яке проводять одночасно з проясненням і знебарвленням. Окислювачами можуть бути - хлор, озон, перманганат калію.

9. Дегазація води полягає у видаленні з води розчинних газів. Природні води зазвичай містять наступні розчинні гази: кисень, вуглекислота, азот, сірководень та метан. Для дегазації води застосовують хімічні та фізичні методи. Так, для видалення кисню з води використовують металеві стружки, сульфат натрію, гідразін, сірчаний газ. При видаленні з води сірководню її обрабляють хлором, відновлюючи сірку до кристалічної, яка випадає в осад.

10. Фторування та знефторення води. Для людського організму шкідливі як повна відсутність фтору в питній воді, так і його підвищена концентрація. Оптимальний вміст фтору повинен бути в межах 0,8 - 1,2 мг/л. При пониженій концентрації у воді вводять реагенти, що містять фтор, а при концентрації в 1,5 мг/л і більше проводять знефторення води. Фтор з води видаляють шляхом сорбції його осадом гідроокисиду, алюмінію чи фосфату кальцію або фільтрують воду крізь сорбент, який затримує фтор.

11. Охолодження води. В системах промислового водопостачання для охолодження води використовують охолоджувальні ставки, басейни і градирні. В охолоджувальних ставках в одному кінці скидають нагріту воду, а в іншому забирають охолоджену. В басейнах нагріту воду розбризкують по поверхні води за допомогою насадок, а охолоджену забирають на деякій глибині [13].

1.4 Вимоги до питної води ДСАНПІН 2.2.4 - 171 - 10

Вода, яку населення використовує для пиття і господарсько-побутових цілей, повинна відповідати певним гігієнічним вимогам:

Мати добрі органолептичні властивості, освіжувальну температуру, бути прозорою, без кольору, не мати будь-якого присмаку або запаху.

Бути придатною за хімічним складом (бажано, щоб хімічний склад був найсприятливіший з фізіологічного погляду) згідно ДсанПіН 2.2.4 - 171 - 10.

Таблиця 1.1 Гігієнічні вимоги до питної води

Шкідливі речовини не повинні бути присутні в концентраціях, небезпечних для здоров'я або таких, що обмежують використання води в побуті .

Не містити патогенних мікроорганізмів та інших збудників захворювань. Бактеріальна чистота - важливий показник якості води. Існують сотні видів мікробів, які, потрапляючи у воду, можуть спричиняти масові інфекції, зокрема черевний тиф і холеру. Постійно перевіряти питну воду на наявність у ній кожного зі збудників інфекцій практично неможливо, але санітарно-епідеміологічний контроль згідно з нормативами необхідно регулярно здійснювати.

Бактеріальний контроль води здійснюють за двома показниками: загальним вмістом мікроорганізмів в 1 мл води та вмістом у ній бактерій кишкової палички. Загальна кількість бактерій не допускається більш як 100 в 1 мл, а кишкової палички - більш як 3 в 1 мл.

Знижує бактеріальне забруднення води оброблення сполуками хлору (хлорування) або фтору (фторування) на водоочисних станціях. Надійний захист від бактерій - кип'ятіння води [15].

2. Природні умови регіону дослідження

2.1 Фізико-географічна та кліматична характеристика Харківської області

Харківська область розташована на північному сході України на межі лісостепової та степової фізико-географічних зон та займає південно-західну окраїну Середньоруської височини. За природно-кліматичними умовами територію області можна розділити на дві зони: лісостепову - це центральні, північні і західні райони і степову - південні і східні райони.

Клімат помірний. Середньорічні температури: літня + 21оС, зимова - 7оС. Кількісість опадів - 540 мм (середньорічна).

На півночі і північному сході Харківська область межує з Бєлгородською областю Російської Федерації, на сході - з Луганською, на південному сході - з Донецькою, на південному заході - з Дніпропетровською, на заході і північному заході - з Полтавською та Сумською областями України. Територія області - 31,4 тис. км, що складає 5,2 % території України. Область характеризується великою компактністю, що в умовах рівнинного рельєфу вельми сприяє розвитку внутріобласних господарських зв'язків. Територію області перетинають магістральні залізні і шосейні дороги, через які вона має вихід до Донбасу, Криму, Кавказу, до портів Чорного, Азовського і Балтійського морів, до багатьох індустріальних центрів за межами.

Корисні копалини в області представлені природним газом (Ефремівське, Західно-Крестіщенське, Кегичівське та інші родовища), нафтою, кам'яним і бурим вугіллям, кам'яною сіллю, фосфоритами, охрою, глиною, пісками, вапняками, крейдою тощо.

Багатством краю є джерела мінеральних вод - Березівське, Рай-Еленівське та інші.

Область розташована на вододілі Дону і Дніпра. По її території протікає 156 річок довжиною понад 10 км. Найбільш великі - Сіверський Донець (довжина 380 км в межах області), Орель (довжина 200 км) в межах області, Оскіл (довжина 177 км в межах області). Сіверський Донець по праву вважається однією з найкрасивіших річок України.

Береги Сіверського Донця дуже живописні на великому протязі річки. Особливо красива річка в районі Гайдар та Коробових Хуторів. Тут збереглося рідкісне для південного степу поєднанняповноводної річки з густими лісами, живописністю прибережних круч і обширними лугами низовинного лівобережжя. Крутий та високий правий берег Сіверського Донця покритий густою нагірною дібровою. Над річкою підносяться Козача й Городищенська гори, з яких відкривається чудовий вид на всю обширну річкову долину.

Дуже красивий також Сіверський Донець поблизу Ізюму, де він утворює простору й живописну Ізюмську луку. Нижче за Ізюмом до Сіверського Донця впадає його найбільша притока - Оскіл, який в межах області на значній частині протікає серед крейдяних схилів й по-своєму виділяється красивими видами. Тут, в його долині, між селом Тополі і містом Куп'янськом на крутих крейдяних схилах колись зростали крейдяні бори. Зараз від них лише подекуди збереглися одиночні крейдяні сосни - живі пам'ятники далеких геологічних часів. Вони відрізняються особливим кольором стовбурів і темно-зеленою розкидистою кроною. На важкодоступних оголеннях крейди в долині зустрічаються й інші рідкісні рослини. У межах області налічується 36 озер загальною площею близько 2,5 тис. Га. Якнайбільше їх в долині р. Сіверський Донець. Як правило, всі вони річкового походження, мають витягнуту форму й невеликі глибини (2 - 3 м).

Найкрупнішим є озеро Лиман, розташоване біля пос. Лиман, Зміївського району. Воно має 7,5 км в довжину і 2,7 км завширшки; середня глибина - 2 м. Озеро використовується як джерело водопостачання крупної районної електростанції - Зміївської ГРЕС, а також служить природною базою створеного на ньому рибогосподарського комбінату.

З інших озер слід зазначити вражаючі красою озера Борове й Біле. Окрім природних озер, на території області налічується 1910 ставків загальною площею більше 6 тис. Га. Вони є практично у всіх адміністративних районах області та використовуються для потреб водопостачання і зрошування, рибного господарства, а також відпочинку населення. На території області створено 50 водосховищ з сумарним об'ємом 1526 млн. м3. Найкрупніші з них Краснооскільське (478 млн. м3), Печенізьке (400 млн. м3), а також Краснопавлівське (410 млн. м3), яке є однією з ланок водогосподарської системи водопостачання Донбасу і Харківщини по каналу Дніпро - Донбас.

Живлення озер, ставків й водосховищ здійснюється, головним чином, за рахунок весняних річкових паводків. Джерельні й атмосферні води в їх живленні грають підсобну роль.

Степова зона займає велику частину території області. Раніше її покривала різнотравно-типчаково-ковилова рослинність. До теперішнього часу в своєму первозданному вигляді степ практично ніде не зберігся: він суцільно розоран й представляє величезні оброблені поля пшениці, кукурудзи, соняшнику тощо. По балках і ярах тут посаджені байрачні ліси, а на піщаних терасах річок поширені дубово-соснові ліси. В порівнянні з лісостеповою частиною грунтовий покрив степової зони області більш простій. Тут переважають грунти, що сформувалися під впливом дернового процесу. Пануючі типи грунтів - могутні і типові чорноземи. В цілому переважна частина грунтового покриву області характеризується значним змістом гумусу і відрізняється високою родючістю.

Високоурожайні чорноземні грунти й сприятливі кліматичні умови дають можливість області займати в Україні важливе місце у виробництві товарного зерна, найважливіших технічних культур, розвивати овочівництво, садівництво і т.д.

На території області ліси займають 318 тисяч гектарів. В лісах і парках Харківщини росте більш ніж 1000 видів і форм дерев та кущів. Переважні лісові породи - дуб черешчатий і сосна звичайна. Нерідко зустрічається ялина. Із порід-супутників поширені липа, клен, ясень. На достатньо вологих грунтах ростуть береза, вільха, верба, осина, тополя.

Такі кущі як ліщина, бересклет, калина, глід, бузина, терен буяють в підлісках і на узліссях. Види порід харківських лісів за останні роки збагатились за рахунок культивування різноманітних екзотичних рослин - сосни веймутової, оксамиту амурського, айви японської, дуба червоного.

Ліси Харківщини значно помолоділи. Середній їх вік на сьогодні - 70 років. Лісівники продовжують саджати ліси - для тих, хто буде жити в XXI віці. На Харківщині лісорозсадники займають 610 гектарів. Робітники Куп'янського, Красноградського, Изюмського лісових господарств щороку провадять лісонасадження на 500 - 900 гектарах, при доволі високому рівні виживання саджанців.

Основною і найбільш важливою характерною особливістю лісостепу Харківської області є чергування лісових ділянок з відкритими полями. Цей чинник зумовлює наявність мішаної фауни. В лісах зосереджені тварини, життя яких пов'язане з деревами, а для полів характерні степові види. Існує багато тварин, які потребують і використовують специфічність лісостепової зони - живуть у лісі, а на відкритих ділянках шукають їжу, живуть в одному місці, а розмножуються в іншому і т. І. В лісі живуть лось, благородний олень, косуля і кабан.

Із хижаків, крім лисиці і ласки, зустрічаються: куниця, лісовий тхір, горностай, енотовидний собака і вовк. Гризуни в лісах представлені білкою, лісовою сонею, жовтогорлою мишею, рудою лісовою полівкою і полівкою підземною.

Річки, озера і болота мають досить багату фауну. Значні зміни в фауні водоймищ сталися в зв'язку з будівництвом водосховищ, каналів, зрошувальних систем, ставків. Основним видом риби в ставках є короп, тобто напівдомашня форма сазана. Є також карась, линь, судак. Найбільш поширені у водоймищах лящ, щука, судак, сом, плітка, окунь, синець та інші. Багато водноболотних птахів. Це перш за все качки, поганки, кулики, крячки, очеретянки. Є на Харківщині й дикі гуси, білолоба казарка [19].

3. Матеріали та методи дослідження

3.1 Контроль процеси і методики аналізу

Вода, використовувана для господарсько-питних потреб, повинна за якістю після обробки відповідати ДсанПіН 2.2.4-400-10.

Відповідно до вимог, що діють, на підприємствах, у веденні яких знаходяться споруди або установки по приготуванню води для господарсько-питних потреб повинні бути організовані і повністю оснащені хімічні лабораторії і передбачений цілодобовий контроль за якістю початкової і оброблюваної води.

У об'єм хімічного контролю зазвичай входять:

1. Вхідний контроль

2. Поточний контроль (оперативний)

3. Періодичний контроль

Вхідний контроль здійснюється за якістю початкової води і хімічних реагентів, що завозяться, задіяних в технологічному процесі. За наслідками вхідного контролю підбираються робочі концентрації і дози реагентів, що вводяться. Оперативний (поточний) контроль за якістю води здійснюється за заданими показниками затвердженим СЕС з вказівкою періодичності взяття проб. Контрольні точки відбору проб води передбачаються як на окремих вузлах після введення реагентів, так і на виході води із станції II підйому.

Періодичний контроль включає повний аналіз початкової води, що пройшла хімічну обробку і проводиться, як правило не рідше 4- ьох разів на рік, а саме:

1) в кінці зими перед весняним паводком;

2) у весняний паводок;

3) в кінці паводку;

4) в кінці літнього періоду.

Якість води поверхневих вододжерел оцінюється за даними санітарно-хімічного аналізу.

На водопроводах з поверхневим джерелом водопостачання аналіз води протягом першого року експлуатації проводять не рідше 4-х разів (по сезонах року), надалі - не рідше 1-го разу на рік в найбільш несприятливий період за наслідками спостережень першого року.

Лабораторно-виробничий контроль якості води перед надходженням в мережу проводять за мікробіологічними, хімічними і органолептичними показниками. Мікробіологічний аналіз проводять за показниками, встановленими в таблиці 1.1. При знезараженні: 1 раз на тиждень - при чисельності населення до 20000 чоловік; 3 рази на тиждень - при чисельності населення до 50000 чоловік; щодня - при чисельності населення більше 50000 чоловік. При контролі знезараження води хлором на водопроводах з підземними і поверхневими джерелами водопостачання концентрацію залишкового хлору визначають не рідше 1-го разу.

Органолептичні показники визначають при аналізі всіх проб. Результати аналізів фіксуються в спеціальному журналі і заносяться в паспорт свердловин. Необхідна кількість очищеної води в значній мірі залежить від правильної організації і оперативності технологічного контролю за очисними спорудами. Технологічний контроль включає технічні заходи, що забезпечують роботу споруд в певному режимі і постійне спостереження за якістю початкової і обробленої води. Об'єм технологічного контролю і вимірювань, прийнятий в типових проектах хлораторній, фтораторній, каналізаційних і водопровідних насосних станціях, приводиться в таблиці 3.2.

Споруди водопідготовки:

- витрата води (очищеної і відпрацьованої);

- витрата розчинів реагентів;

- рівні води в ємностях, резервуарах;

- рівні розчинів реагентів в баках;

- концентрації розчинів реагентів;

- тиск в напірних трубопроводах;

- температуру в контрольних крапках.

Дані технологічного контролю заносяться в робочі журнали (добові рапорти). Технологічний контроль здійснюється експлуатаційним персоналом [16].

Таблиця 3.2 Відомості по контролю виробництва

Методики аналізу

Визначення сульфатів

Сульфати визначають прямим титруванням у лужному середовищі розчином нітрату свинцю з застосуванням кристалічного дитізону в якості індикатору. Метод чуттєвий і точний, застосовується для визначення сульфатів у природних водах.

Обладнання і реактиви: піпетки мірні на 10, 20, 50, 100 см3, циліндри мірні на 25, 50 см3; колби конічні на 250 см3; бюретка мірна на 25 см3; нітрат свинцю, 0,02 н розчин; дитізон, кристалічний дитізон розтирають з бензойною кислотою у співвідношенні 1:50 у порошок; етиловий спирт 96 %-й; сульфат натрію 0,02 н розчин; хлорна кислота, розведена у співвідношенні 1:3.

Порядок роботи:

1. Відбирають таку кількість води, щоб в об'ємі 10-20 см3 містилося не менше 1 мг SO42-. Якщо сульфатів міститься мало (10-20 мг/ см3), то відбирають 50 см3 чи більше в конічну колбу і розчин упарюють приблизно до 10-20 см3.

2. Додають подвійну кількість спирту (20-40 см3) і порошкоподібний дитізон у такій кількості, щоб розчин мав зелене фарбування. Потім, титрують з бюретки розчином нітрату свинцю до переходу зеленого фарбування в червоно-фіолетове. У випадку низької концентрації сульфатів, застосовують більш розведені розчини нітрату свинцю.

Визначення загальної жорсткості води

Обладнання і реактиви: піпетки мірні на 10, 20, 50 см3, циліндр мірний на 100 см3; колби конічні на 250 см3; бюретка мірна на 25 см3; розчин трилона Б 0,05 н розчин; буферний розчин: 20 г NH4Cl розчиняють у 500 см3 дистильованої води, додають 100 см3 25 % аміаку і об'єм доводять до 1 літра; індикатор кислотний хром синьо-чорний (0,25 н розчин).

Порядок обробки експериментальних даних:

1. Беруть 25-30 см3 досліджуваної води переносять у колбу для титрування, потім додають, якщо потрібно дистильованої води до обсягу 100 см3, 5 см3 аміачно-буферного розчину, 5 крапель індикатора кислотного хром синьо-чорного

2. Титрують при енергійному помішуванні розчином трилону Б 0,05 н до переходу фарбування від винно-червоного через лілове і фіолетово-сине до блакитного.

Примітка. Якщо аналізують питну воду, то для титрування використовують пробу без розведення (не доводять до 100 см3 дистильованою водою).

Визначення хлоридів

Визначення хлоридів по методу Мора. Сутність методу полягає в титруванні хлоридів азотнокислим сріблом у присутності хромовокислого калію як індикатора. При цьому відбуваються наступні реакції: