Улучшение качества питьевой воды (стр. 4 )

В таблице 11 представлены результаты изучения эффективности применения ПМС для удаления фенола из воды повышенной жесткости.

Как и при изучении эффективности удаления фенола из модельной водопроводной воды, так и в данном случае, при исходной концентрации 0,05 мг/л во всех вариантах опыта концентрация фенола после прохождения через фильтры с ПМС была ниже ПДК и их эффек­тивность достоверно не отличалась от АУ.

Таблица 11.

Содержание фенола (Х±х) в модельной воде с жесткостью 7,2 мг-экв/л

до и после пропускания через фильтры (n = 3)

Содержание фенола в воде, мг/л
Исходное	Тип фильтра
Шунгит	Кремень	Глауконит	Фильтр-ЦК	АУ
34,5 ± 1,5 1,5 ± 0,1 0,05 ± 0,001	0,001 < 0.001 < 0.001	9,3 ± 0,5* 0,05 ± 0,01* < 0,001	3,0 ± 0,2* 0,001 < 0,001	0,001 < 0,001 < 0,001	< 0,001 < 0,001 < 0,001

Примечание: 1. Фильтр-ЦК - фильтр "Царевин ключ";

2. АУ - фильтр с активированным углем - контроль;

3. ПДК фенола - 0,001 мг/л;

4. * курсив - различие с контролем достоверно.

Различия в эффективности ПМС наблюдались при высоких концентрациях фенола: при концентрации 1,5 мг/л шунгит, глауконитовый известняк и фильтр "Царевин ключ", также как и АУ, удаляли фенол из воды до уровня ниже ПДК. Кремень при данной исходной концентрации снижал уровень фенола в 30 раз (до 0,05 мг/л), что превышает ПДК для питьевой воды в 50 раз (различия с контролем достоверны).

При исходной концентрации фенола 34,5 мг/л применение фильтра с кремнем привело к снижению содержания загрязнителя в 3,7 раза (до 9,3 мг/л), а применение глауконитового известняка снизило концентрацию фенола в 11,5 раза (до 3,0 мг/л) (различия с контролем достоверны). Шунгит, фильтр "Царевин ключ" и АУ удаляли фенол до уровня ниже ПДК.

В таблице 12 представлены результаты изучения эффективности применения ПМС для удаления загрязнений фенольной природы из вы­сокоцветной воды.

Таблица 12.

Содержание фенола (Х±х) в модельной воде с повышенной цветностью

до и после пропускания через фильтры (n = 3)

Содержание фенола в воде, мг/л
Исходное	Тип фильтра
Шунгит	Кремень	Глауконит	Фильтр-ЦК	АУ
34,5 ± 1,5 1,5 ± 0,1 0,05 ± 0,001	< 0,001 < 0,001 < 0,001	0,4 ± 0,1* 0,01 ± 0,01* < 0,001	< 0,001 < 0,001 < 0,001	< 0,001 < 0,001 < 0,001	< 0,001 < 0,001 < 0,001

Примечания: 1. Цветность модельной воды - 178о;

2. Фильтр-ЦК - фильтр "Царевин ключ";

3. АУ - фильтр с активированным углем - контроль;

4. ПДК фенола - 0,001 мг/л;

5. * курсив - различие с контролем достоверно.

Из высокоцветной воды фенол при исходной концентрации 0,05 мг/л одинаково эффективно (до величин ниже ПДК) удалялся всеми ПМС. При более высоких концентрациях (1,5-34,5 мг/л) шунгит, глауконитовый известняк, фильтр "Царевин ключ" удаляли фенол ниже значений ПДК, также эффективно, как и АУ. Кремень снижал содержа­ние фенола до 0,01 мг/л при исходном уровне 1,5 мг/л и до 0,4 мг/л - при 34,5 мг/л (различия с контролем достоверны).

Таким образом, в высокоцветной воде эффективность шунгита, глауконитового известняка и АУ была практически одинаковой. Кре­мень уступал всем использованным ПМС и АУ, но следует отметить, что в воде, богатой гуминовыми веществами, активность кремня в сравнении с другими типами воды (водопроводной и жесткой) была наиболее высокой.

3.3. Влияние природных минеральных сорбентов на микробиологические показатели воды

Вода, предназначенная для питья и бытовых нужд, не должна содержать патогенных агентов, передающихся через воду. Обеспечение безопасного питьевого водоснабжения зависит от использования либо подземных вод высокого качества при наличии хорошего сани­тарного контроля, либо от правильного выбора и надежной работы водоочистных сооружений, позволяющих снижать содержание патоген­ных и других загрязняющих агентов до уровней, безопасных для здоровья человека. Процессы, предшествующие заключительному обеззараживанию, должны обеспечить подачу воды высокого микробиологи­ческого качества с тем, чтобы этот заключительный этап стал гарантией должного качества воды.

В распределительной сети бактериологические показатели воды могут ухудшаться. Если вода содержит значительные количества усвояемого органического углерода или аммиака, то не поддерживаются соответствующие остаточные уровни остаточного хлора.

Если такие водопроводные магистрали не продуваются и не очищаются достаточно часто, то может происходить рост бактерий и других организмов. К загрязнению воды в распределительных сетях приводят просачивания грунтовых и поверхностных вод и ремонтные работы на водных магистралях. К обратному подсосу загрязненных вод ведет локальное падение давления в сетях.

Кроме того, микробиологическое загрязнение может произойти из-за роста бактерий на строительных материалах, контактирующих с водой (прокладки, покрытия труб, пластмассы, используемые в водопроводных трубах и кранах) /55/.

Поэтому устройства локальной доочистки воды должны эффектив­но удалять из воды микробное загрязнение.

Анализы на наличие организмов-индикаторов фекального загрязнения остаются наиболее надежным и конкретным способом оценки гигиенического качества воды. Для получения адекватных результатов бактерии-индикаторы фекального загрязнения должны удовлетворять определенным требованиям. Они должны широко присутствовать в фе­калиях человека и теплокровных животных, быстро обнаруживаться с помощью простых методов и не развиваться в природной воде. Более того необходимо, чтобы их персистентность в воде и степень их удаления при очистке воды были аналогичными таким же показателям для патогенов водного происхождения /59/.

Хотя ни один из организмов и не удовлетворяет всем требованиям, описанным выше для идеального фекального индикатора, большинству из них отвечает Е. соli, поэтому эта бактерия была выбрана для исследования.

Поскольку споры бактерий значительно более устойчивы к действию обеззараживающих агентов, чем клетки Е. соli, отсутствие в воде последних не является гарантией отсутствия спор. В качестве индикаторов, указывающих на присутствие в воде спор бактерий, были выбраны анаэробный спорообразующий организм С. реrfringens, и аэробная спорообразующая бактерия В. subtilis. Эти бактерии различаются расположением спор в клетке /133/. Так как их споры способны существовать в воде значительно дольше, чем колиформные бактерии, они устойчивы к обеззараживанию и поэтому служат индикаторами давнего загрязнения и дефектов в технике фильтрования на водопроводных станциях /59/.

В таблицах 13 ÷ 15 представлены результаты изучения эффективности ПМС в отношении удаления из воды клеток Е. соli, а также спор В. subtilis и С. реrfringens.

Приведенные в таблицах 13 ÷15 результаты указывают на то, что все изученные ПМС, а также их комплекс в фильтре "Царевин ключ", эффективно удаляют из воды микробное загрязнение при концентрации бактериальной суспензии (1,2 ÷ 3,5)x103 кл/мл, не уступая по сво­ему действию фильтру с АУ.

При повышении концентрации бактериальной суспензии на порядок [до (3,1÷3.2)x1О4 кл/мл] в посевах из фильтрата обнаруживаю­ся колонии бактерий. При этом численность их снижается по сравнению с исходной в (4÷5)x103 раз - для шунгита, глауконитового известняка, фильтра "Царевин ключ" и АУ. Эффективность снижения микробного загрязнения кремнем достоверно ниже, чем в контроле, и составляет (2 ÷ 2,8) x103 раз.

Таблица 13.

Численность микроорганизмов Е. соli (Х±х) в воде

до и после фильтрования через фильтры (n = 5)

Численность микроорганизмов, кл/мл
Исходное	Тип фильтра
Шунгит	Кремень	Глауконит	Фильтр-ЦК	АУ
(1,2 ± 0,1)x103 (3,5 ± 0,2) )x103 (3,2 ± 0,2)x x103	0 0 (0,8 ± 0,1)x x103	0 0 (1,5 ± 0,3)x x103	0 0 (0,7 ± 0,05)x x103	0 0 (0,8 ± 0,05)x x103	0 0 (0,6 ± 0,03)x x103

Примечание: 1. Фильтр-ЦК - фильтр "Царевин ключ";

2. АУ - фильтр с активированным углем - контроль;

3. *курсив - различие с контролем достоверно.

Таблица 14.

Численность микроорганизмов В. subtilis (Х±х) в воде до и после фильтрования через фильтры (n = 5)

Численность микроорганизмов, кл/мл
Исходное	Тип фильтра
Шунгит	Кремень	Глауконит	Фильтр-ЦК	АУ
(1,5 ± 0,1)x x103	0 0 (0,7 ± 0,1)x x101	0 0 (1,5 ± 0,1)*x x101	0 0 (0,7 ± 0,02)x x101	0 0 (0,8 ± 0,02)x x101	0 0 (0,8 ± 0,01)x x101
(3,4 ± 0,2)x x103 (3,2 ± 0,1)x x104

Примечание: 1. Фильтр-ЦК - фильтр "Царевин ключ";

2. АУ - фильтр с активированным углем - контроль;

3. * курсив - различие с контролем достоверно.

Следует отметить, что на практике в распределительных сетях, а также при заборе воды из природного водного источника, приходится сталкиваться с менее сильным микробиологическим загрязнением. Установки, предназначенные для обеззараживания воды в полевых условиях и построенные на принципе ультрафиолетового бактерицид­ного облучения рассчитаны на коли-индекс не более 5x103 кл/л /134/.

Поскольку вода, содержащая клетки микроорганизмов в коли­честве (1÷3)x103 кл/мл, характеризуется как очень грязная /37/ (сответствует коли-индексу более 1x106) /134/, можно заключить, что данные повышенные уровни микробиологического загрязнения эффективно удаляются использованными в работе ПМС.

Таблица 15.

Численность микроорганизмов С. реrfringens (Х±х) в воде до и после пропускания через фильтры (n = 5)

Численность микроорганизмов, кл/мл
Исходное	Тип фильтра
Шунгит	Кремень	Глауконит	Фильтр-ЦК	АУ
(1,3±0.1) x x103	0	0	0	0	0
(3,2±0,2)x x103 (3,1±0,2)x x104	0 (0,6±0,01)x x101	0 (1,6+0,1)*x x101	0 (0,8±0,04)x x101	0 (0,7±0,03)x x101	0 (0,7±0,05)x x101

Примечание: 1. Фильтр-ЦК - фильтр "Царевин ключ";

2. АУ - фильтр с активированным углем - контроль;

3. *курсив - различие с контролем достоверно.

В результате проведения микробиологических исследований ус­тановлено, что ПМС имеют выраженные сорбционные свойства в отношении бактерий Е. соli, спор В. subtilis и С. реrfringens. Наибольшую эффективность в удалении клеток микроорганизмов из воды проявили шунгит и глауконитовый известняк, не уступая в этом отношении АУ.

3.4. Токсико-гигиеническая оценка воды, прошедшей фильтрацию через фильтры, содержащие ПМС

Определение токсичности проб воды, содержащей химические токсиканты (фенол, сернокислую медь) до и после пропускания через фильтры с ПМС проводили с использованием рачков Daphnia magna и микроводорослей Сhlorella vulgaris.

Данные таблицы 16 показывают, что вода до пропускания через фильтры с ПМС оказывала токсическое действие на рачков (процент гибели дафний в обоих случая превышал 50%). После прохождения во­ды через фильтры с ПМС токсическое действие на дафний отсутство­вало во всех случаях, а процент их гибели практически не отличал­ся от контрольного, кроме варианта с кремнем при концентрации 1,5 мг/л, когда гибель была 11%.

Таблица 16.

Влияние ПМС на гибель Daphnia magna (% к контролю) в пробах воды, содержащей токсиканты (n = 5)

Содержание токсиканта, мг/л	Исходная вода	Тип фильтра
Шунгит	Кремень	Глауконит	Фильтр ЦК	АУ
10,0	85,5±5,0	5,0±0,5	4,0±0,2	3,0±0.2	4,0±0,1	5,0±0,2
CuSО4
5,0	59,0±3,0	4,0±0,2	3,0±0,1	3,0±0,2	3,0±0,2	4,0±0.2
1,5	73,0±2.5	3,0±0,2	11,0±0.5	4.0±0,3	3,5±0,1	3,5±0,2
Фенол
0,05	57,0±1,5	2,5±0,1	3.0±0,2	3,0±0,1	4,0±0,2	4,0±0,3

Примечания: 1. В контроле (вода для культивирования) гибели не отмечалось;

2. Длительность культивирования Daphnia magna в пробах воды - 96 часов;

3. После пропускания через фильтры рН воды во всех вариантах опыта устанавливали в пределах 7,0 ÷ 7,2. Воду аэрировали в течение 1 часа;

4. Фильтр-ЦК - фильтр "Царевин ключ";

5. АУ - фильтр с активированным углем. Сходные результаты были получены при определении токсичности воды с использованием микроводорослей хлорелла (табл.17).

Таблица 17.

Значения индекса токсичности (Sf) проб воды (n = 5) (у. е., Х±х) для Сhlorella vulgaris

Содержание токсиканта, мг/л	Исходная вода	Тип фильтра
Шунгит	Кремень	Глауконит	Фильтр ЦК	АУ
10,0	95,0±5,0	7,0±0,4	4,5±0,4	5,0±0.5	6,0±0,3	6,5±0,5
СuSO4
5,0	64, 0±3,0	4,5±0,5	3,0±0,3	5,5±0,4	5,0±0,5	7,0±0,4
1,5	75, 0±5.0	3,0±0,2	18,0±1,5	7,0±0,6	4,5±0,2	6,0±0,3
Фенол
0,5	56, 0±3,0	3,5±0,3	9,0±0,6	4,5±0,5	3,5±0.3	5,5±0,5

Примечание: 1. Контролем служила вода из сосудов, где культи­вировалась хлорелла;

2. После пропускания через фильтры рН воды во всех вариантах опыта устанавливали в пределах 7,0 ÷ 7,2;

3. Фильтр-ЦК - фильтр "Царевин ключ";

4. АУ - фильтр с активированным углем.

Это исследование показало, что вода до очистки на фильтрах, содержащих ПМС, оказывала токсическое действие на тест-объекты, причем его выраженность коррелировала с концентрацией химических веществ в воде (значения индекса токсичности Sf составили 95 и 64 при содержании меди в воде в концентрации 10 м 5 мг/л соответственно; индекс Sf равнялся 75 и 56 при содержании фенола 1,5 и 0,05 мг/л). В результате проведенной обработки воды значения ин­декса Sf значительно снизились во всех случаях. Только при исход­ной концентрации фенола в воде 1,5 мг/л вода, после пропускания через фильтр с кремнем, имела индекс Sf 18 и характеризовалась как "слаботоксичная". Во всех остальных вариантах опыта вода, прошедшая через фильтры, характеризовалась как нетоксичная (Sf <10).

Были определены некоторые показатели качества водопроводной воды (Московский район г. Санкт-Петербург) до и после фильтрова­ния через фильтр "Царевин ключ", содержащий комплекс из трех изученных в работе ПМС (шунгит, кремень, глауконитовый известняк) Результаты анализов приведены в таблице 18.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что после про­пускания водопроводной воды через фильтр "Царевин ключ" в ее сос­таве произошли существенные изменения. Значительно улучшились ее органолептические показатели, в частности, стали соответствовать нормативам СанПиН запах и вкус воды.

Содержание железа в воде снизилось в 9,5 раз и стало соот­ветствовать нормативам СанПиН.

Так же отмечено значительное уменьшение содержание в воде тяжелых металлов и органических загрязнителей. Следует отметить, что хотя концентрации данных токсикантов и не достигают в иссле­дованных пробах водопроводной воды значений ПДК, но их постоянное присутствие оказывает негативное воздействие на организм человека /100/.

В профильтрованной воде повысились рН, содержание кальция, магния, кремния, гидрокарбонатных ионов, а также общая жесткость и сухой остаток. Этот факт следует оценить положительно, посколь­ку известно, что невская водопроводная вода отличается низким со­держанием указанных эссенциальных элементов, повышенной мягкостью и общим низким содержанием солей /ЗЗ/.

Доказано, что употребление воды с недостаточным содержанием ионов кальция и магния приводит к ряду патологий. Так, люди, пот­ребляющие мягкую воду, подвержены гипертонии, ишемии, остеохондрозу, остеопорозу, кариесу зубов, аллергическим заболеваниям /135 ÷ 137/.

Помимо того необходимо отметить способность кальция конку­рировать с тяжелыми металлами за специфический белок. Следова­тельно, дефицит кальция может быть фактором, способствующим увели­чению всасывания тяжелых металлов (кадмий, ртуть, свинец, алюми­ний и др.) /137 ÷139/.

Таблица 18.

Показатели качества водопроводной воды до и после пропуска через фильтр "Царевин ключ" (Х±х) (n = 5)

Показатели, ед. изм.	В исходной воде	В очищенной воде	ПДК
Запах, балл	3 ± 0**	0*	2
Вкус, балл	3 ± 0**	0*	2
Цветность,°	15 ±1	0*	20
Мутность, ЕМ	1,7 ± 0,1	0*	2,6
рН	6,2 ± 0,2	7,1 ± 0,1*	6 ÷ 9
Кремний, мг/л	< 0,1	1,3 ± 0,2*	нн
Алюминий, мг/л	0,4 ± 0,02	< 0,005*	0,5
Железо, мг/л	0,48 ± 0,05	< 0,05*	0,3
Марганец, мг/л	0,04 ± 0,01	<0,001*	0,1
Медь, мг/л	0,1 ± 0,01	< 0,001*	1,0
Кадмий, мг/л	0,0008 ± 0,0001	< 0,0001*	0,001
Цинк, мг/л	0,18 ± 0,05	< 0,001*	5,0
Свинец, мг/л	0,02 ± 0,001	< 0,001*	0,03
Кальций, мг/л	9,5 ± 0,5	30,0 ± 2,5*	нн
Магний, мг/л	2,1 ± 0,1	4,6 ± 0,2*	нн
Нитраты, мг/л	0,8 ± 0,04	0,4 ± 0,02*	45,0
Нитриты, мг/л	0,01 ± 0,001	< 0,001*	0,3
Гидрокарбонаты, мг/л	0,5 ± 0.02	4,5 ± 0,1*	нн
Хлориды, мг/л	33,0 ± 1,5	19,0 ± 0,5*	350
Сульфаты, мг/л	21,5 ± 0,5	19,5 ± 1,0	500
Фенол, мг/л	0,003 ± 0,0005	< 0,001*	0,001
Бензол, мг/л	0,004 ± 0,0005	< 0,0001*	0,01
Хлороформ, мг/л	0,02 ± 0,005	< 0,0003*	0,02
Толуол, мг/л	0,0007 ± 0,0001	< 0,00002*	0,5
Сухой остаток, мг/л	86,0 ± 0,5	300,5 ± 11,5*	1000
Общая жесткость, мг-экв/л	1,1 ± 0,1	4,2 ± 0,2*	7

Примечания: 1. * - показатели качества исходной и очищенной воды достоверно различаются;