Дезинфекция воды из скважины и колодца при автономном водоснабжении/М. Иванов, к.х.н.
Опубликовано: 10 октября 2018 г.
228804
Ухудшение качества воды из автономного источника возможно по разным причинам – затопление в результате весенних паводков, загрязнение при проникновении в источник грунтовых и сточных вод, попадание в воду колодцев и скважин трупов мелких животных и птиц, мелкого мусора и пыли. В любом случае для безопасного водоснабжения из такого источника необходимы процедуры по его очистке, обеззараживании и восстановлении вкусовых качеств воды.
Помимо перечисленных причин на качестве воды в колодце или скважине могут сказаться как чрезмерно интенсивная их эксплуатация, так и длительные перерывы между периодической обработкой. В первом случае при выкачивании воды сверх предусмотренной производительности водо-источника довольно часто происходит проседание грунта. Во втором случае – при длительных сроках эксплуатации без обработки происходит образование на стенках оборудования и сооружений слоёв слизи, грязи, а также солевых и плесневых отложений (рис. 1).
Рис. 1 Слизь и солевые отложения на стенках шахты колодца долго эксплуатировавшегося без обработки
При длительных перерывах в эксплуатации автономных источников, как и при длительных перерывах в их обработке значительно меняются органолептические показатели воды: усиливается окрашивание, появляется запах, понижается прозрачность, а также уменьшается и производительность. Изменение цвета воды может быть вызвано рядом причин (рис. 2).
Рис. 2 Изменение цветности воды из колодца
Так, появление чёрного оттенка воды часто вызвано разложением органических веществ, попавших в источник (рис. 3). Зеленый окрас в большинстве случаев вызван активным размножением в воде водорослей. Желтый цвет у воды появляется при повышении в ней содержания примесей железа.
Рис. 3 Черный оттенок воды в колодце свидетельствует о разложении попавшей в него органики
Появление у воды из источника запаха и вкуса протухлости может быть вызвано либо редким использованием источника, либо чрезвычайно малым водопотреблением. Понижение прозрачности воды часто вызывается заиливанием, которое возникает при неправильном расположении заборного рукава насоса. В этом случае при работе насоса ил со дна будет взмучиваться и попадать в трубопровод.
Также ухудшению качества воды будет способствовать отсутствие или разрушение глиняного замка источника. Согласно Сан и П 2.1.4.1175-02 "Гигиенические требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения. Санитарная охрана источников" указано, что глиняный замок представляет собой слой хорошо промятой и тщательно уплотнённой глины из жирного суглинка. Этот слой в виде кольца на горизонтальной поверхности имеет толщину в 1 м и глубиной 2 м располагается у оголовка колодца или скважины. Специалисты считают, что такое гидротехническое сооружение предотвратит попадание поверхностных стоков вдоль наружной поверхности ствола в толщу добываемой воды через придонную засыпку.
Любое ухудшение органолептических показателей качества воды может свидетельствовать о том, что такая вода становится опасной для питья. В ней начинают активно развиваться микроорганизмы, которые могут стать причиной различных заболеваний.
Обработка автономных источников воды
Чтобы не качать загрязненную воду из нецентрализованного источника водоснабжения необходимо произвести его обработку в два этапа. На первом этапе следует проводить очистку самого сооружения и оборудования, а на втором – дезинфекцию поступающей в источник воды.
Обработка сооружения в первую очередь включает очистку ствола колодца либо скважины. От тщательности этой предварительной процедуры зависит время дезинфекции и эффективность последующего обеззараживания воды в источнике.
Рис. 4 Откачка воды: а – из колодца, б – из скважины)
Начинается обработка с того, что осуществляется полная откачка воды из колодца или скважины (рис. 4 а, б). Для этой цели целесообразно использовать погружной насос большой мощности. Перед запуском насоса убрать весь плавающий мусор.
Очистка колодца
Если обработке подвергается колодец, то после откачки из него всей воды для визуального осмотра стенок и дна в шахту спускается специалист (рис. 5). В результате осмотра важно выявить наличие в стенках трещин, через которые могут поступать загрязнения. Эти трещины следует герметизировать специальным гидроизолирующим раствором.
Рис. 5 Очистка бетонных поверхностей шахты колодца специалистом
После этого производится очистка внутренней поверхности шахты механическим методом с помощью специального инструмента (щёток, шпателей). В процессе такой очистки с внутренней поверхности ствола необходимо удалять остатки мусора, наросты водорослей частички ила. Кроме этого для очистки бетонных поверхностей используют различные моющие растворы, состав которых зависит от вида преобладающего загрязнения. Так, солевые отложения обычно удаляются с помощью кислотосодержащих моющих растворов. Ими могут быть слабые растворы соляной (HCl) или уксусной (CH3COOH) кислот. При наличии плесневых отложений часто применяют растворы медного купороса (CuSO4). В некоторых случаях на внутренней поверхности шахты колодца, состоящей из бетонных колец, обнаруживаются очаги коррозии. Места, где есть коррозия бетона, следует удалять механическим методом, дабы не позволить ей дальнейшее разрастание.
Рис. 6 Очистка дна колодца
Затем начинают очистку дна колодца (рис. 6), которое сначала очищается от осадка, а затем, по мере возможности, удаляется старая придонная засыпка и засыпается новая. В качестве донной засыпки в большинстве случаев используется мелкая фракция измельченного щебня, гравий или песок. По причине низкого значения насыпной плотности и высокой токсичности не рекомендуется в качестве донной засыпки использовать керамзит.
Очистка скважины
Если для обработки колодцев в большинстве случаев применяют преимущественно механический способ очистки, когда работник спускается в шахту колодца, то для обработки скважины такой подход невозможен из-за меньшего диаметра шахты. Для очистки скважин применяется специальное оборудование. Самым простым способом очистки скважин является откачка воды из нее с помощью специального насоса, который одновременно с водой захватывает песок мусор и камни мелкой фракции. Чтобы такой насос не сломался его периодически следует промывать чистой водой и давать остыть.
Для скважин глубиной до 40 м может быть также применена продувка воздухом под высоким давлением в интервале от 10 атм до 40 атм. Нагнетаемый воздух в виде интенсивного потока пузырей будет выталкивать наружу накопившийся в скважине мусор и очищать поверхность шахты. Однако при такой очистке велика вероятность повреждения скважинного фильтра.
Старые отложения на внутренней поверхности скважины обычно удаляются путем промывки водой (рис. 7), которую также подают под высоким давлением. Отслоившиеся от поверхности шахты загрязнения выносится потоком воды на поверхность через рабочую трубу. Однако и этот способ может стать причиной повреждения фильтра скважины.
Рис. 7 Промывка скважины
Скважинный фильтр - это фильтр грубой очистки, который препятствует попаданию песка и мелких частиц гравия с размером от 50 до 100 мкм в погружной насос (рис. 8). Даже небольшая степень загрязнения воды механическими примесями приводит к гибели насоса, забивке трубопровода и порче запорной арматуры. Существует несколько видов скважинных фильтров: гравийный, щелевой, сетчатый, перфорированный (дырчатый) и проволочный. Выбор конструкции скважинного фильтра обусловлен характеристиками водоносного слоя, в котором осуществляется водозабор.
Рис. 8 Скважинные фильтры
Для очистки скважин существует и механический способ с помощью желонки (рис. 9).
Рис. 9 Разновидности желонок для механической прочистки скважин
Обыкновенная желонка представляет собой посудину вертикально расположенной цилиндрической формы. В верхней ее части имеется дужка для присоединения к тросу. В нижней части желонки расположен плоский или тарелкообразный клапан в виде поворотного дна. Клапан может поворачиваться вокруг стержня, закрепленного внутри цилиндрической части перпендикулярно ее поверхности. Клапан устроен таким образом, что, когда желонку роняют с большой высоты внутри шахты скважины, ее нижний край вгрызается в загрязнения, а клапан открывается за счет поворота вокруг стержня. При подъеме желонки с помощью троса клапан закрывается, поворачиваясь в горизонтальное положение, и удерживает грязь. За один спуск желонки можно поднять до 0, 5 кг песка и мусора.
Выбор способа очистки шахты скважины производится исходя из ее состояния, и наличия необходимого оборудования.
Дезинфекция воды
После завершения очистки источника водоснабжения приступают непосредственно к дезинфекции воды в нем. Для этой цели применяют химические и физические методы.
Химические методы включают применение дезинфицирующих средств. Наиболее распространенным среди них является хлорная известь, именуемая в народе, как «хлорка». Хлорная известь представляет собой механическую смесь гипохлорита - Ca(ClO) 2, хлорида - CaCl2 и гидроксида кальция - Ca(OH)2. При растворении в воде хлорная известь образует значительную долю рыхлого творожистого осадка белого цвета. Действующим началом в данной смеси является лишь гипохлорит кальция, поскольку в растворе только из него выделяется газообразный хлор, являющийся дезинфицирующим агентом. Поэтому качество хлорной извести и концентрацию дезинфицирующего раствора оценивают по содержанию активного хлора. Продукт достаточно высокого качества содержит от 25 до 30 % активного хлора. Качество хлорной извести может меняться в достаточно сильно в зависимости от времени и условий хранения. Поэтому перед использованием целесообразно проверять активность данного реагента.
Обычно для обработки используют, так называемое, хлорное молоко, которое готовят путем смешения 1 части хлорной извести с 9 частями воды при интенсивном перемешивании. Этот раствор долго не хранится, теряя свою активность из-за выделяющегося газообразного хлора. Непосредственно перед применением хлорное молоко разводится до концентрации примерно соответствующей 1%-ному раствору хлорной извести.
Активность полученного раствора хлорной извести желательно проверить перед применением. Для этого забирается 3 пробы по 200 мл воды из источника водоснабжения. В первую пробу добавляют 2 капли 1 %-ного раствора, во вторую - 4 капли, в третью - 6 капель. Каждую пробу тщательно перемешивают и выдерживают около 30 мин. По истечению указанного срока все пробы проверяют на присутствие запаха хлора. Останавливаются на пробе, в которой запах хлора едва ощутимый. Используя эмпирическое соотношение, которое гласит, что 25 капель раствора составляют 1 мл, можно рассчитать необходимый объем 1%-ного раствора хлорной извести, который потребуется для обработки полного объема воды в источнике водоснабжения.
Требуемый объем 1 %-ного раствора хлорной извести вносят в воду источника. Желательно, чтобы концентрация активного хлора составляла 75-100 мг/л. После внесения раствора осуществляют интенсивное перемешивание в течение 10 мин любым из доступных способов. В колодце это можно делать путем перемешивание длинным шестом, в скважине при перекачке с помощью насоса, когда заборный и спускной рукава опущены внутрь ствола. После этого источник закрывают непрозрачной пленкой или другим плотным материалом на 6-10 часов в летний период, и от 12 часов до суток в холодное время года. По истечению указанного времени обработки в отобранной пробе воды должен оставаться ощутимый запах хлора. Если он полностью отсутствует, то обработку следует повторить. Если же запах хлорки после выдержки сохранился, то производят откачку воды до тех пор, пока этот запах не исчезнет.
Хлорную известь выпускают как отечественные, так и зарубежные производители. Среди отечественных производителей можно отметить ООО «НПО Поволжский завод сорбентов «Татсорб»» (Казань, Татарстан), «Волгоградское ОАО «Химпром» (Волгоград). Из числа зарубежный производителей уместно упомянуть Qingzhou Zhongyuan Chemical Industry Co., Ltd (КНР).
Еще одним реагентом для дезинфекции воды в колодцах и скважинах является гипохлорита натрия - Na(ClO)2, который применяется в виде водных растворов. Действующим началом в этом реагенте является активный хлор, содержание которого также, как и в хлорной извести снижается в зависимости от срока хранения.
Водный раствор гипохлорита натрия широко применяется в различных областях, в том числе и в быту как отбеливатель. В розничную продажу он поступает под торговой маркой «Белизна». В этом препарате предельное содержание гипохлорита натрия должно быть не менее 35 %. Одним из производителей этого средства является ООО "Альфа Трейд " (Дзержинск, Нижегородская обл.). Способ применения «Белизны» аналогичен использованию хлорной извести. При обработке воды в колодцах существует эмпирическое правило – на 1 бетонное кольцо диаметром 90 см, заполненного водой, требуется 1 л средства «Белизна». Для скважин справедлива та же пропорция при пересчете на объем обрабатываемой воды.
В отдельных случаях для дезинфекции воды автономного источника применяют перманганат калия - KMnO4, известный в народе, как «Марганцовка». Эффективность этого средства как дезинфицирующего агента существенно уступает хлорной извести. Но в некоторых случаях применение этого средства может быть оправдано. Для обработки воды в источнике водоснабжения перманганат калия берется из расчета 1 столовая ложка на 10 л воды теплой воды. После тщательного перемешивания раствор выливают в источник водоснабжения. Выдерживают от 30 минут до 1 часа. Перед использованием воду из источника водоснабжения полностью несколько раз откачивают и сливают.
Иногда, в качестве дезинфецирующего средства используют спиртовой раствор йода. Однако, по поводу применения этого средства мнение специалистов расходятся. Одна группа из них считает, что йод является эффективным антибактериальным средством, способным уничтожать патогенные микроорганизмы и препятствовать их размножению в водной среде. В то же время другие специалисты убеждены, что необходимая концентрация йода, обладающая надежным бактерицидным действием, сделает воду из источника непригодную для питья и полива растений.
Наряду с перечисленными способами дезинфекции воды в источнике к химическим методам можно отнести и применение дозирующих патронов. Это приспособление представляет собой цилиндрические трубки длиной до 1 м и диаметром от 50 до 100 мм, изготовленные из пористого керамического материала. Внутри дозирующего патрона имеется полость емкостью от 250 до 1000 мл, которая заполняется дезинфицирующим реагентом, например, гипохлоритом натрия. Дозирующий патрон, заполненный дезинфицирующим хлорсодержащим средством, на 30 дней опускается с помощью троса в источник водоснабжения. За это время из патрона хлор дозированно выделяется в воду источника дезинфицируя ее.
Помимо перечисленного, на российском рынке дезинфицирующих средств для обработки воды имеется ряд хлорсодержащих препаратов в таблетках: «Акватабс» (производитель «Медентек Лтд», Ирландия), «Аквабриз» и другие.
Активным веществом в таблетках «Акватабс» и «Аквабриз» является натриевая соль дихлоризоциануровой кислоты (Na-соли ДХЦК) . Для «Аквабриз» действующее вещество поставляется из Китая, где производится на предприятии «Сянь-Хань Лтд.» в провинции Чуньджунь.
Таблетки «Акватабс» предназначены для обеззараживания питьевой воды. Однако, дозировка активного вещества больше соответствует количествам воды, применяемой в быту, а не для дезинфекции скважин и колодцев (табл.). Так, таблетки «Акватабс» выпускаются 4 видов, в зависимости от различного содержания Na-соли ДХЦК.
Таблица. Содержание натриевой соли дихлоризоциануровой кислоты в таблетках «Акватабс»
|
Наименование таблетки |
Содержание натриевой соли ДХЦК в каждой таблетке, мг |
Содержание активного хлора в таблетке, мг |
|---|---|---|
|
Акватабс 3,5 |
3, 5 |
2,0 |
|
Акватабс 3,5 |
8, 5 |
5,0 |
|
Акватабс 3,5 |
12, 5 |
7,3 |
|
Акватабс 3,5 |
17, 0 |
10,0 |
Для воды из колодца и скважины в количестве 1 л требуется 1 таблетка, содержащая 20 мг активного хлора. При этом величина остаточного свободного хлора составляет 0,3- 0,5 мг/л.
Средство «Аквабриз» (таблетки) производства ООО «Мир дезинфекции» (Москва) также предназначено для обеззараживания питьевой воды. В качестве действующего вещества присутствует та же соль- Nа-соль ДХЦК. Одновременно с этим в таблетках присутствуют также бикарбонат натрия, хлорид натрия, адипиновая кислота. Средство «Аквабриз» выпускается в таблетках в виде 8-ми готовых форм, различающихся по содержанию Nа-соль ДХЦК: 3, 6 мг, 4, 5 мг, 18 0 мг, 0, 5 г, 0,9 г; 1,8 г; 3,0 г; 8,9 г. Эти дозировки активного вещества соответствуют следующим концентрациям активного хлора: 2,0 мг; 2,5 мг; 10,0 мг; 300 мг; 750мг; 1000 мг; 1670мг; 5000 мг.
Для обработки значительных объемов воды, таких как в колодцах или скважинах, рекомендованы следующие препараты «Аквабриз 300», «Аквабриз «750», «Аквабриз 1000», «Аквабриз 1670», «Аквабриз 5000». Индекс в маркировке указывает на содержание в таблетках активного хлора, выраженного в мг. Для дезинфекции воды из артезианских скважин и защищенных колодцев рекомендуется применять 1 таблетку «Аквабриз 5000» из расчета на 1250 л обрабатываемой воды. Для колодцев, у которых отсутствуют защитные укрытия рекомендовано применять данный препарат из расчета одна таблетка «Аквабриз 5000» на 1 м3. Во всех случаях время выдержки после введения в воду препарата около 60 мин. Гарантированное время действия дезинфекционной обработки в зависимости от внешних факторов может колебаться от 10 суток до 1 месяца.
По сравнению с хлорной известью и средством «Белизна» химические препараты в таблетках имеют некоторые преимущества: высокую степень обеззараживания, удобство при приготовлении раствора, меньшее время выдержки при обработке и безопасность в использовании.
К физическим методам дезинфекции относится ультразвуковая и ультрафиолетовую (УФ) обработку воды. Основой УФ-дезинфекции воды является применение УФ-ламп с максимумом излучения при 254 нм, который характеризуется наибольшей дезинфицирующей способностью (рис. 10). Для дезинфекции воды, выкачиваемой из колодца либо скважины наиболее удобны приборы, работающие в проточном режиме. Современные модели такого оборудования оснащаются электронным блоком управления, который автоматически регулирует подачу воды.
Рис. 10 Ультрафиолетовый стерилизатор для дезинфекции воды в скважине.
Одним из производителей установок для УФ-обеззараживания воды является международный концерн BWT (Германия). Она выпускает устройства для проведения облучения воды серии «Bewades». Такие приборы характеризуются дозой облучения 40 мДж/см², что позволяет их применять для облучения питьевой воды. В них установлены лампы фирмы Philips (Голландия) с продолжительностью работы 11000 - 14000 час.
УФ-установки серии «Блеск», выпускающиеся отечественным производителем «Национальные водные ресурсы» (Москва), способны проводить обработку воды с производительностью от 1, 0 до 50 м3/час. В них также установлены УФ-лампы фирмы Philips. Еще одним известным отечественным продуктом являются установки серии «Бакт» с производительностью по воде от 0, 3 до 5,0 м3/час. Их выпускает компания «Бактерицидные Технологии» (Мытищи, Московская область).
При ультразвуковой дезинфекции оборудование излучает волны в ультразвуковом диапазоне, которые также вызывают гибель микроорганизмов. Одной из компаний, предлагающих оборудование для обеззараживание питьевой воды ультразвуком в проточном режиме с величиной потока от 1, 0 м3/ час является «Новотех-Эко» (Вологда).
Физические методы дезинфекции воды обладают достаточно высокой эффективностью и экологической безопасностью. Однако для их осуществления необходимо использование весьма дорогостоящего оборудования. Устанавливать такое оборудование оправдано в том случае, если водоснабжение необходимо для домов с круглогодичным проживанием.
Cтатья из журнала "Аква-Терм" № 5/2018, рубрика "Водоснабжение и водоподготовка".
