Ауыз суды және тазартылған сарқынды суларды зарарсыздандыру әдістері мен технологиялары

Кіріспе

 

Ауыз суды жер асты және жер үсті көздерінің суынан (міндетті түрде алдын ала тазартқаннан кейін) дайындаудың барлық жағдайларында  оны зарарсыздандыру керек. Жер  асты су көзінде (су көзі қорғалған) бактериялық, вирустық және паразиттік ластанудың пайда болу мүмкіндігі болмаған жағдайларда  одан алынатын суды мемлекеттік санитарлық-эпидемиологиялық қадағалаудың (МСЭҚ) жергілікті органдарының шешімі бойынша зарарсыздандырмауға  болады. Тазартылған сарқынды сулар  мен тұнбаларды зарарсыздандыру  елді мекендерге су бұру жүйелерінің  тазарту құрылыстарының жобаларына сәйкес, ал бірқатар жағдайларда су бұру жүйесінің тазарту құрылыстарының құрамына және оларды пайдалану деңгейіне  байланысты МСЭҚ жергілікті органдарының шешімі бойынша жүргізілуі тиіс.

Нұсқаулық «Сәулет, қала құрылысы және құрылыс саласындағы мемлекеттік  нормативтер. Негізгі ережелер»  ҚР ҚНжЕ-нің 1.01-01-2001 талаптарына сәйкес әзірленді. Нұсқаулық ғылымның, техника  мен технологияның қазіргі заманғы  жетістіктеріне негізделіп, ТМД, ЕО, АҚШ  елдерінің және техникалық жағынан  дамыған басқа елдердің қолданыстағы заңнамасымен және Қазақстан Республикасының  нормативтік-техникалық құжаттарымен өзара байланысты осы елдердің халықаралық, өңіраралық және ұлттық стандарттарын  ескереді.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Ауыз суды және тазартылған сарқынды суларды зарарсыздандыру әдістері мен технологиялары

 

Орталықтандырылған сумен  жабдықтау кезінде ауыз судың  сапасы бұлақтардағы судың сапасына, бас тоғанның орындарын орналастыру  және сарқынды сулардың ағу жағдайларына, санитарлық қорғау аймақтарының дұрыс  ұйымдастырылуына және сол жерлерде тиісті режимнің орындалуына, суды тазарту  және зарарсыздандыру технологиясына, сондай-ақ сумен жабдықтау және су бұру жүйелерінің барлық элементтерінің санитарлық-гигиеналық жай-күйіне байланысты болады.

Санитарлық-гигиеналық және экологиялық талаптарды қамтамасыз ету үшін сумен жабдықтау мен  су бұрудың барлық жүйелерін, оның ішінде ауыз суды және тазартылған сарқынды суларды зарарсыздандыруға арналған жүйелер мен құрылыстарды орнату және пайдалану кезінде технологиялық  режимді қатаң сақтау қажет.

Суды зарарсыздандыру  – судағы ауру тудыратын және өзге де микроорганизмдер мен вирустарды жою процесі деп аталады, олардың  салдарынан су шаруашылық-ауыз су, мәдени-тұрмыстық  және өзге де мақсаттар үшін жарамсыз болады. Сумен жабдықтаудың тазарту  құрылыстарында суды дәстүрлі тазарту  процесінде оларда 98 % дейін бактериялар  қалады. Бірақ қалған бактериялардың арасында, сондай-ақ вирустар арасында патогендік (ауру тудыратын) микробтар  болуы мүмкін, оларды жою үшін суды арнайы өңдеу қажет. Ауыз сумен жабдықтау  үшін суды пайдалану кезінде жер  үсті суларын тазарту кезінде  зарарсыздандыру әрдайым қажет, жер асты суларын - бастапқы судың  микробиологиялық құрамы талап еткенде  ғана қажет. Авариялық жағдайларда  суды профилактикалық зарарсыздандыру  және өңдеу үшін зарарсыздандыру  жүйелері шаруашылық - ауыз суларды  дайындайтын барлық станцияларда қажет. Сарқынды суларды зарарсыздандыру  олардың құрамындағы патогендік микробтарды жою және су объектілеріне  тазартылған сарқынды суларды ағызған  кезде осы микробтардың оларға жұғу қауіпін жою үшін жүргізіледі, себебі жасанды биологиялық тазарту  құрылыстарындың (биосүзгілер мен  аэротенктердің) өзінде мұндай бактериялар 98 % дейін ғана жойылады. Адамдардың денсаулығы мен табиғатты қорғау үшін зарарсыздандыру ауыз су мен  тазартылған сарқынды суларды өңдеудің ең маңызды кезеңі болып табылады. Қауіптілік деңгейлері бойынша халықаралық  стандарттарға сәйкес сулар 5 сыныпқа  бөлінеді:

1) суда денсаулыққа зиян  келтіретін және суға дәмдер  мен иістер беретін токсиндік  заттар жоқ;

2) судың дәмі, иісі және  түсі бар;

3) суда зиянды заттардың  шағын мөлшерде болуы;

4) суда улы және өте  улы, канцерогенді және радиоактивті  заттардың болуы;

5) суда инфекциялық ауруларды  қоздырғыштардың болуы.

Ауыз және тазартылған  сарқынды суларды (СС) зарарсыздандыру  үшін әлемдік тәжірибеде қолданылатын әдістерді шартты түрде мынадай  негізгі топтарға бөледі:

- химиялық (қатты тотықтырғыштардың  көмегімен: хлор, хлор диоксиді, натрий  гипохлориті, кальций гипохлориті,  озон, қышқыл калий марганеці,  сутегі пероксиді және басқа);

- физика-химиялық (ультрасүзу, флотация, коагуляция, электр сүзгілеу, сорбция және басқа).

Әр әдісті қолданудың тиімділігі және оны іске асыруға жұмсалатын шығындар өнделетін судағы органикалық  ластаушылардың жалпы мөлшеріне  және өлшенген заттардың шоғырлануына, судың температурасына және pH, ондағы бактериялардың бастапқы шоғырлануына, вирустар мен басқа факторларға  байланысты болады. Әдістердің әрбіреуі өнделетін суға реагенттердің немесе сәулелердің мөлшерімен әсер етудің белгілі бір қарқындылығымен  сипатталады. Қазақстан Республикасында  суларды зарасыздандыру шарттарына қойылатын талаптар Қазақстан Республикасында  «Су көздеріне, шаруашылық- ауыз су мақсаттарына арналған бас тоғанның орындарына, шаруашылық- ауыз сумен  жабдықтауға және мәдени-тұрмыстық  су пайдалану орындарына және су объектілерінің қауіпсіздігіне қойылатын санитарлық-эпидемиологиялық талаптар» деген санитарлық-эпидемиологиялық ережемен  регламенттеледі.

Сумен жабдықтау жүйелеренің  отандық тазарту құрылыстарында соңғы уақытқа дейін зарарсыхдандыру  үшін екі тәсіл қолданылып келді, бұл суды қатты тотықтырғыштармен (көбіне – газ тәрізді хлор) өңдеу  және суға (жер асты суларын өңдеу  кезінде) ультракүлгін (УК) сәулелермен  әсер ету. Сарқынды суларды тазартатын қазіргі заманғы станциялар елеулі шамада суды механикалық және химиялық ластанудан ғана емес, сонымен қатар  патогендік микрофлорадан да тазартады. Алайда ен тиімді тазарту құрылыстарының өздері зарарсыздандыруға арналған арнайы құрылғыларсыз сарқынды суларды  зарарсыздандыруды қамтамасыз етпейді. Сонымен қатар, тазарту құрылыстарының болмауына, аз қуатына және тиімсіз  жұмысына байланысты бірқатар жағдайларда  су объектілеріне тазартылмаған  немесе жеткіліксіз  тазартылған  сарқынды сулар ағады. Көптеген жағдайларда  тазартылмаған (немесе жеткіліксіз  тазартылған) сарқынды сулар жинақтаушы тоғандарда жиналады, бұл қолайсыз экологиялық жағдайды тудырады.

1. Суды зарарсыздандырудың химиялық әдістері

Суды хлорлау. Суды зарарсыздандырудың химиялық әдістерінің арасында қазіргі уақытта зарарсыздандырудың ең үнемді әдісі ретінде хлорлау ең таралған әдіс болып табылады. Тәжірибеде Cl₂ газ тәрізді хлор, ClO₂ хлор диоксиді, сондай-ақ тұтыну орнында электролиз әдісімен алынатын хлорлы агенттер (натрий гипохлориті, кальций гипохлориті және басқа) қолданылады. Хлорлы әк және кальций гипохлориті соңғы уақытта елеусіз және судың аздаған мөлшерін (негізінен тазартылған сарқынды суларды) зарарсыздандыру үшін ғана қолданылып келеді, себебі құрамында осындай хлор бар реагенттерді қолдана отырып, зарарсыздандыру сонымен бірге тазартылатын суды әртүрлі заттармен ластануына алып келеді.

Хлор суда еріген кезде  тез ыдырайтын хлор қышқылы пайда  болады

Cl₂ + H₂O D HOCl + HCl.

Ыдырау барысында хлор қышқылы HOCl D H⁺ + OCl^- иондарына ыдырайды.

OCl^- ыдырау барысында одан әрі бөлінетін атомарлы оттегі ең бактерицидтік әсер етеді.

Суды ClO₂ хлор диоксидімен өңдеу кезінде қалған бактериялардың өмір сүруге қабілетті клеткаларының проценті байланысудың бірдей уақыты кезінде сондай шоғырланған газ-хлорды қолдануға қарағанда біршама аз. ClO₂ микробқа қарсы тиімді әсер өлшенген заттардың шоғырлануына байланысты 0,1-ден 0,5 мг/дм³ дейінгі мөлшерде байқалады. Алайда қалқыған және еріген күйлеріндегі органикалық қосылыстармен судың ластануын арттыру хлор диоксидінің инактивті әсерін азайтады және суды аса сенімді зарарсыздандыру үшін реагенттердің мөлшерін 2-4 есе арттыру қажет. Суды өңдеген кезде ClO₂ қолданудың кемшіліктері бір жағынан жанама өнімдер - хлориттер мен хлораттардың пайда болуы, ВОЗ деректері бойынша олар метгемоглобин құрайтын қосылыстарға жатқызылған, басқа жағынан хлор диоксидін алуы күрделілігі және қымбаттылығы, оның жарылыс қауіптілігі болып табылады.

Патогендік бактерияларға  қатысты жоғары тиімділікке, өңдеуден кейін осы бактериялардың қайта  көбеймейтініне қарамастан қалдық хлордың 1,5 мг/дм³ мөлшерімен хлорлау вирустарға, қарапайым цисталарға және лямблийлерге қатысты қажетті эпидемиялық қауіпсіздікті қамтамасыз етпейді. Хлоррезистентті микрофлора: E.coli, Pseudoтопоdaceae, Klebsiellae, Proteae хлорға тұрақты нысандардың тіршілік ететіні белгілі, олар сумен жабдықтау мен су бұрудың  қалалық жүйелерінің тұрақты құрамдауыштары болып табылатын шартты түрде патогенді және патогенді микроорганизмдерге жатады.

Хлорлауды қолдану судың  бактериалды ластануын азайтады, бірақ вирастардың жұғу қауіпін  сақтайды және оның теріс экологиялық  салдары бар.

Суды желіге жіберудің  алдында қалдық хлорды анықтау әр сағат сайын жүргізіледі, ал ашық су айдындарынан сумен жабдықтау  жүйелерінде әр 30 минут сайын  жүргізіледі; қалдық хлорды кезекті  анықтаумен қатар сонда тәулігіне  кемінде 1 рет бактериялық талдауға сынама іріктеледі.

Суды хлорлау жұмыстарын орындаған кезде 3-қосымшада көрсетілген  қауіпсіздік техникасы бойынша  шаралар сақталады. Хлор мен аммиактың  қорларын сақтау шарттары қолданыстағы Санитарлық ереже мен Хлорлы шаруашылықты ұйымдастыру қауіпсіздігі ережесінің талаптарына жауап беруі тиіс. Бұл ретте аммиак хлордан оқшау  тұрып сақталуы тиіс. Хлорлы әктің  қорларын тек зақымданбаған қалыпты  орамада, құрғақ, қараңғы және жақсы  желдетілетін, жабық қоймалы үй-жайларда, ауаның 20°С аспайтын температурасында сақтауға рұқсат беріледі. Хлорлы әкпен  жарылғыш және тұтану қаупi бар заттарды, жағар майларды, тағам өнімдерін, металл бұйымдарын және газды баллондарды  сақтауға рұқсат берілмейді.

Суды озонмен  тазарту. Оттегінің қосылыстарын пайдалана отырып, суды зарарсыздандырудың ең таралған химиялық әдісі озонмен тазарту болып табылады. Озонмен тазарту технологиясының негізін қалаушы Франция болып табылады, ол 1997 жылы суды дайындауда озонды тиімді пайдаланудың жүзжылдығын атап өтті. АҚШ пен Жапонияда ауыз су мен өндірістік сарқынды суларды өңдеу кезінде Сl₂ орнына тотықтырғыш ретінде О₃ қолдану кеңінен тарап жатыр. АҚШ-та биохимиялық тазартқаннан кейін сарқынды суларды тазартқанға дейінгі құрылыстарда  О₃ қолдану кеңінен таралған. Озонда неғұрлым бактерицидті, вирулицидті және спороцидті әсері бар. Жоғарғы тотықтырғыш әлеуетінің нәтижесінде озон көптеген минералдық және органикалық заттармен өзара әрекеттеседі, бактериялардың клеткалы мембраналарын және жақтарын, тотықтырғыш-қалпына келтіру жүйесін және олардың протоплазмасын бұзады, бұл микроорганизмдердің инактивациясына алып келеді. Соңғы кезеңде сарқынды суларды озонмен өңдеу оларды тазартудың ең жоғарғы дәрежесін алуға, әртүрлі уытты қосылыстарды зиянсыз етуге мүмкіндік береді. Алайда, көптеген зерттеушілердің деректері көрсетіп отырғандай таза судағы осындай микроорганизмдер үшін озонның мөлшеріне қарағанда сарқынды судағы вирустарды инактивациялау үшін озонның едәуір жоғары мөлшері қажет. Сарқынды суларды озонмен зарарсыздандыруды оны сүзгілерде тазартқаннан кейін немесе физика-химиялық тазартқаннан кейін пайдалану орынды, осы тазарту өлшенген заттардың құрамын кемінде 3-5 мг/дм³ дейін және ОБТ_толық 10 мг/дм³ дейін азайтуды қамтамасыз етеді. Озонмен зарарсыздандыру кезіндегі қағидатты қиындықтар уытты жанама өнімдердің пайда болуына, озонның суда аз еритіндігіне, өзінің жоғары уыттылығына және жарылыс қаупіне байланысты болып тұр. Судағы органикалық қосылыстарды озонолиздеу өнімдерінің уыттылығы бойынша мәліметтер тіпті шектелген және қайшы келеді, себебі олардың азғантай бөлігі ғана теңестірілген. Сарқынды суларды озонмен тазарту бактериялар үшін көміртегінің қол жетімді көздері болып табылатын судағы биоыдырайтын органикалық қосылыстардың пайда болуы салдарынан микроорганизмдердің қайтадан өсуіне ықпал етуі мүмкін. Химиялық әсерден басқа озон өзін флокулянт ретінде де танытады, бұл өлшенген бөлшектерді коагулирлеу үшін суды механикалық өңдеген кездің өзінде оны қолдануға мүмкіндік береді. ПАВ-озонды технология - қатты және орташа ластанған суларды тазарту технологиясы, ол үш процесті: тотығу, коагулирлеу және флотацияны бір мезгілде қамтиды. Технологияның мәні ластануларды озон-ауа қосылысымен жіңішке флотациялауға негізделген. ПАВ-озонды технология әдісімен өңдеуге түсетін сарқынды сулардағы қалқып тұрған заттар шоғырлануының кең шектерде ауытқуы кезінде аммонилі және нитратты азот, ауыр металдардың иондары, мұнай өнімдері бойынша тазарту дәрежесі төмендейді. Өлшенген заттар мен оларды тотықтыру өнімдерімен өзара әрекеттесу үшін озонның елеулі бөлігін жұмсау химиялық өнеркәсіптің сарқынды суларына тән ластанулардың тотығу тереңдігіне, зарарсыздандыру нәтижесіне әсер етеді.

1.2. Суды зарарсыздандырудың физикалық әдістері

Ультракүлгін  сәулелеу. Зарарсыздандырудың физикалық әдістерінен өңдеудің ультракүлгін әдісі ең көп қолданылып келеді. Ультракүлгін (УК) деп көрінетін күлгін жарыққа қарамағанда көбірек энергиясы бар электромагнитті толқындар спектрының көзге көрінбейтін бөлігін атайды. УК-сәулелеу толқын ұзындығының 100 бастап 200 нм дейінгі диапазонын қамтиды. Толқын ұзындығының 100 бастап 200 нм дейін ауытқуын қатты немесе ваккумды ультракүлгін деп атайды. Олардың энергиясы органикалық молекулаларды бұзу үшін жеткілікті. Толқын ұзындығының 200 бастап 400 нм дейін ауытқуы арнайы сынап,  амальгамды және ксенонды шамдарда генерацияланады және су мен ауаны әртүрлі микроорганизмдерден зарарсыздандыру үшін кеңінен қолданылады. Өңделетін судағы сәулелеу қарқындылығын өлшеуге, бақылауға және өңделетін судың сапасына байланысты қарқындылықты автоматты түрде реттеуді қамтамасыз етуге мүмкіндік беретін сезгіш датчиктермен жабдықталған УК-қондырғыларының жаңа конструктивті шешімдері осы әдісті бәсекеге қабілетті қылды, оны құны бойынша хлорлаумен салыстыруға болады.

УК сәулелер суға түскенде оларды судың өзі де және еріген немесе қалқып тұрған күйде судағы заттар да сіңіреді. Судың сіңіру қабілеті сіңіру коэффициентімен сипатталады, оның сандық көрсеткіші қалыңдығы 1 см судың қабаты сіңірген бактерицидті сәулелеу үлесін көрсетеді. Суды УК-зарарсыздандыру әдісінің кеңінен қолданылуы мынадай құндылықтармен түсіндіріледі:

• судағы әр түрлі микроорганизмдерге әсер етудің әмбебаптылығы және тиімділігі;
• адамның өмірі мен денсаулығы үшін экологиялығы, қауіпсіздігі;
• төмен пайдалану шығыстары;
• қондырғыларға қызмет көрсетудің қарапайымдылығы.

Суды ультрасүзгілеу және зарарсыздандырудың басқа физикалық  әдістері.

Суды ультрасүзгілеу –  суды тазарту тәсілі, онда су қысыммен ұсақ тесіктердің 0,002-0,1 мкм мөлшерімен мембрана арқылы жіберіледі. Ресурс үнемдейтін капиллярлы ультрасүзгілі мембраналар (жартылай талшықты) кеңінен таралған, оларда альтернативті технологиялардан гөрі мынадай басымды экономикалық және сапалы ерекшеліктер бар:

• 1-2 атм. төмен жұмыс қысымы кезінде суды тиімді ультражіңішке сүзгілеу;
• тазартылған ауыз суының тұратын құнынан 5 есе азаюы;
• алынған алаңның 3 есе азаюы;
• пайдаланылатын реагенттердің 10 еседен артық азаюы;
• тұтынылатын су шығыстарының 2 есе азаюы;
• энергия шығыстарын 2 есе азайту;
• қарапайым автоматизация;
• өлшенген заттардың толық жойылуы;
• дезинфекция (бактериялар и вирустардың 99,99% жою);
• суды тазарту (судың бұлдырлығы пен түсін азайту);
• суды темір мен марганецтен тазартудың жоғары дәрежесі;
• коллоидті кремний мен органикалық заттарды тиімді жою;
• суды ультражіңішке тазалау (сүзгілеу дәрежесі 0,01 микрон);
• ультрасүзгілеу табиғи судың тұздық құрамын сақтауға мүмкіндік береді;
• жаңа жабдықты орналастыру үшін ғимарат салуға көптеген шығындар азаяды.