Вплив якості питної води на стан здоров’я міського населення

2.2. Контроль та управління якістю води

Водний кодекс України (ст. 12) передбачає розроблення державних, міждержавних та регіональних програм використання і охорони вод та відтворення водних ресурсів.

У 2010 році було здійснено  ряд заходів з реалізації комплексних  програм поліпшення стану водних ресурсів України, зокрема в рамках Національної програми екологічного оздоровлення басейну Дніпра та поліпшення якості питної води (затвердженої Постановою Верховної Ради України від 27 лютого 1997 року М123/97-ВР) [20].

Загальний обсяг фінансування найважливіших природоохоронних заходів за завданнями «Охорона поверхневих і підземних вод від забруднення», «Відродження та підтримання сприятливого гідрологічного стану річок та заходи щодо боротьби із шкідливою дією вод», «Поліпшення якості питної води», «Створення захисних лісових насаджень і полезахисних лісових смуг», «Екологічно безпечне використання водних ресурсів», «Зменшення впливу радіоактивного забруднення» та «Екологічна освіта, виховання та інформування громадськості» становив 676,7 млн грн, з них за рахунок державного бюджету - 111,1 млн грн (у 2009 році - 91,0 млн грн); місцевих бюджетів - 111,1 млн грн (у 2009 році - 155,3 млн грн); інших джерел фінансування - 454,5 млн грн (у 2009 році - 193,3 млн грн).

Мінприроди України підготувало  зміни до програми, які враховано  як складову проекту Загальнодержавної цільової програми розвитку водного господарства на період до 2020 року, прийняття якої сприятиме підвищенню ефективності виконання заходів з екологічного оздоровлення басейну Дніпра та поліпшення якості питної води на період до 2020 року [8].

Було також здійснено  заходи у рамках Загальнодержавної програми охорони та відтворення довкілля Азовського і Чорного морів, затвердженої Законом України від 22 березня 2001 року № 2333-ІІІ, зокрема, щодо впорядкування водовідведення, ліквідації негативного впливу полігонів та звалищ твердих побутових відходів, берегоукріплення, а також з науково-технічного забезпечення, на які було витрачено 22,2 млн грн.

Термін реалізації програми закінчився у 2010 році. З огляду на це, Мінприроди України розробляє проект нормативно-правового акта щодо загальнодержавної  цільової програми з охорони та відтворення  довкілля Азовського і Чорного морів  на період до 2020 року.

Аналіз свідчить про те, що через недостатній рівень фінансування затверджених державних та регіональних (обласних) цільових програм, заходи яких спрямовані на екологічне оздоровлення водних об'єктів, запобігання шкідливій дії води, розвиток водного та житлово-комунального господарства, а також забезпечення промисловості та населення якісною водою, не досягнуто кардинального поліпшення стану водних ресурсів України та якості питної води, економічної ефективності та екологічної безпеки функціонування всього водогосподарського комплексу.

Розв'язання зазначених проблем  має забезпечити Загальнодержавна цільова програма розвитку водного господарства на період до 2020 року, розроблення якої було продовжено у 20іО році. Програму розробляють відповідно до Рішення Ради національної безпеки і оборони України від 27 лютого 2009 року «Про стан безпеки водних ресурсів держави та забезпечення населення якісною питною водою в населених пунктах України», введеного в дію Указом Президента України від 6 квітня 2009 року №221/2009, її концепція була схвалена розпорядженням Кабінету Міністрів України від 3 вересня 2009 року №1029-р [2].

Метою програми є задоволення  потреби населення і галузей національної економіки у водних ресурсах, оптимізація водоспоживання, запобігання шкідливій дії вод та ліквідація її наслідків, збереження і відтворення водних ресурсів, забезпечення розвитку водогосподарської галузі, впровадження системи інтегрованого управління водними ресурсами за басейновим принципом, відновлення ролі меліорованих земель у продовольчому та ресурсному забезпеченні держави на основі зменшення залежності сільськогосподарського виробництва від несприятливих природно- кліматичних умов, поліпшення екологічного стану сільських територій та умов проживання сільського населення.

Пріоритетні заходи щодо поліпшення стану водних ресурсів на середньостроковий  період визначено Національним планом дій з охорони навколишнього природного середовища на 2011-2015 роки, затвердженим розпорядженням Кабінету Міністрів України від 25 травня 2011 року №577.

3. Методи водопідготування

Водопідготовка — процес попереднього очищення питної води від надлишку механічних домішок і катіонів, які утворюють накип в перегінному апараті. Для одержання води очищеної використовують чисту питну воду, яка має відповідати ГОСТ 2874–45. Особливо важливо проводити водопідготовку для одержання води для ін’єкцій з метою зменшення утворення накипу в парових котлах і апаратах. Твердий шар накипу в дистиляторах утворюють різні речовини, в тому числі основні бікарбонати кальцію та магнію, розкладаючись на вільну вуглекислоту та нерозчинні вуглекальцієву та вуглемагнієву солі за схемою:

Са (НСО3)2 → СО2– + Н2О + СаСО3↓;

Мg (НСО3)2 → СО2– + Н2О + MgCO3↓.

Вода, яка містить значну кількість солей Са2+ та Mg2+, називається жорсткою, а з незначною кількістю цих солей — м’якою. Жорсткість, яка залишається у воді після кип’ятіння протягом 1 год, називається постійною. Жорсткість води виражається в міліграм-еквівалентах Са2+ та Mg2+, що містяться в 1 л води. За цими показниками воду підрозділяють на дуже м’яку — 0–1,5 мг-екв.; м’яку — 1,5–3,0 мг-екв.; середньої м’якості — 3,0–6,0 мг-екв.; жорстку — 6,0–10,0 мг-екв.; дуже жорстку <10,0 мг-екв. Залежно від характеру домішок у воді та її призначення водопідготовку проводять різними методами. 

Для очищення води від механічних домішок, великих за розміром та питомою вагою, воду витримують у відстійниках, а дрібні домішки відділяють фільтруванням.

Метод осадження використовують з метою переведення Са2+ та Mg2+ у малорозчинні сполуки шляхом додавання таких реагентів, як сода, гідроксид натрію, тринатрійфосфат та ін. Утворення малорозчинних сполук відбувається за схемою:

 Са(НСО3)2 + Са(ОН)2 → 2СаСО3 + 2Н2О.

В основу методу катіонного обміну покладено обмін катіонів Са2+ та Mg2+ на катіони Na+ та Н+. Вода, яка пропущена крізь катіонні фільтри, містить лише легкорозчинні катіони і не утворює накипу в котлах та теплообмінних апаратах.

Найбільш поширеними у воді є домішки колоїдної дисперсності. Це тверді частки розміром <10–5 см, а також емульговані олії, які утворюють з водою стійкі колоїдні розчини, що не коагулюють довільно і не розшаровуються протягом тривалого часу (місяці й роки). Ефективним методом видалення високодисперсних забруднень води є попередня дестабілізація часток, а потім їх видалення шляхом відстоювання, флотації, фільтрування, мембранного фільтрування тощо. Найбільш широко як коагулянт для освітлення та знебарвлення використовують алюмінію сульфат.

Флотація — метод фазового розділення і концентрування речовин, перспективний для очищення води від забруднень різного ступеня дисперсності, видалення органічних і неорганічних сполук у дисоційованому і недисоційованому вигляді та для селективної витяжки цінних речовин. Використання флотації дозволяє підвищити ступінь очищення води і зменшити його термін.

Метод фільтрації крізь зернисті шари матеріалів не залежить від швидкості фільтрації води, товщини шару загрузки і поперечника зерен. Для фільтрації використовують різні матеріали: керамзит, вулканічні шлаки, кварцовий пісок; реагенти-флокулянти аніонітного типу — активна кремнієва кислота і поліакриламід з коагулянтом амонію сульфатом та флокулянт катіонного типу — ВА-2 як замінник амонію сульфату. Для видалення з води дисперсних домішок, неіоногенних ПАР, речовин білкової природи використовують цеоліти. Доведено, що вони мають досить виражену селективність щодо катіонів великих розмірів — Сs+ (цезію).

Поряд з традиційними способами одержання знесоленої води (дистиляція, випарювання, іонний обмін, електродіаліз) останнім часом використовують зворотний осмос — перехід розчинника (води) з розчину крізь напівпроникну мембрану під дією зовнішнього тиску, який має низку переваг: відсутність агресивних стоків, зручність, малу енергоємність тощо.

Метод біологічного очищення води ґрунтується на використанні чистих культур мікроорганізмів, здатних трансформувати і розкладати синтетичні органічні речовини. Доведено, що для повної деструкції органічних нітропохідних, гетероциклічних сполук та інших, які вважалися не здатними біологічно розкладатися, необхідна зміна умов проведення процесу чи використання набору асоціації мікроорганізмів з різними деструктивними можливостями. Наприклад, мікробне розкладання n-нітроаніліну відбувається швидко і легко внаслідок анаеробного відновлення нітрогрупи і подальшого гідролізу з подальшим розщепленням бензольного кільця в аеробних умовах. Але використання деструктивних можливостей мікроорганізмів у процесі очищення води стає практично неможливим без їх утримання (мобілізації) на спеціальних насадках за рахунок адгезії, хімічного зв’язування або механічного затримання різними полімерами (гелями). З цією метою можна використовувати так зване електроутримання — утримання клітин мікроорганізмів зернистими матеріалами в електричному полі. Суть методу полягає в тому, що зернисті й волокнисті матеріали (пісок, іонообмінні смоли, природні та синтетичні волокна) є діелектриками 2-го роду і при накладанні на них електричного поля (струму) можуть затримувати всі дисперсні, колоїдні та розчинні речовини, які з припиненням подачі електричного струму відразу вимиваються цим же потоком води. Повторне пропускання електричного поля миттєво відновлює фільтрувальні властивості матеріалів. Електроутримання може бути успішно використане у фармацевтичній промисловості для очищення води від мікробних клітин, колоїдних речовин, зокрема тих, які мають пірогенні властивості.

Найбільш ефективними  на сьогоднішній день є знезалізнення, пом'якшення та ультрафіолетова стерилізація. Класичні та нові способи очищення води наведені на рис. 3.

Видалення з води заліза – без перебільшення одне з найскладніших завдань у водоочистці. Навіть короткий огляд існуючих способів боротьби з залізом дозволяє зробити обгрунтований висновок: на даний момент не існує універсального економічно виправданого методу, що застосовується у всіх випадках життя. Кожен з існуючих методів застосовується тільки в певних умовах, у нього є і переваги, і істотні недоліки. Вибір конкретного методу видалення заліза (або їх комбінації) більшою мірою залежить від досвіду водоочисної компанії [12].

Кожен, хто хоч трохи  цікавився принципом роботи мембрани, розуміє, що її основне призначення  – аж ніяк, не боротьба з солями важких металів. Тому, приймаючи до уваги  її надзвичайно високу якість очищення води від найрізноманітніших забруднювачів, вважати мембрану ще і панацеєю проти  заліза, напевно, буде несправедливо. Її поверхня більш схильна до засмічення, а значить і передчасного виходу з ладу, ніж гранульована середа каталізаторного окислювача. Застосування мембрани дало початок новому методу очищення питної води від залаза.

Рис. 3. Класичні та нові методи очищення води.

Сьогодні нам знайоме  не лише поняття «жорстка» вода, а й цілий ряд неприємностей, які вона може принести в наш дім. Від неприємного металевого смаку води та їжі, приготовленої на такій воді, до серйозних пошкоджень домашньої побутової техніки. Більшість з тих, хто стикається в побуті з використанням жорсткої води, відчував її неприємний вплив на шкіру і волосся. Про те, що цей залізний напій робить з нашим організмом зсередини, можна тільки здогадуватися. Саме для боротьби з цією небезпечною зайвою жорсткістю води в процесі водоочищення не нехтують і можливістю пом'якшити її. Для цього використовують автоматичні фільтри-пом'якшувачі.

В основі їх роботи лежить іонообмінний процес, при якому розчинені у  воді жорсткі солі замінюються м'якими, які не утворюють твердих відкладень.

Автоматичний  пом'якшувач являє собою пластиковий корпус з керуючим блоком (клапаном) і баком для приготування та зберігання регенеруючого розчину. Жорстка вода, надходячи до фільтру, проходить через шар засипки з високоякісної іонообмінної смоли. При цьому відбувається зміна хімічного складу розчинених солей за рахунок заміни іонів кальцію і магнію на іони натрію, які хімічно пов'язані зі смолою. Коли ж поглинаюча здатність смоли знижується до певного рівня, блок керування автоматично починає цикл регенерації – відновлення ресурсів смоли. Потім всі забруднення вимиваються з фільтру в дренаж [10].

Залежно від розмірів пом’якшувача цикл регенерації / промивки може тривати до 2-3 годин. Під час регенерації набір води проводити не рекомендується, тому що на вихід буде надходити жорстка вода. Саме з цієї причини більшість одиночних систем (що складаються з одного фільтра з одним блоком управління) запрограмовані таким чином, щоб регенерація проводилася тільки в нічний час (у 2-3 ночі).

Сучасні синтетичні смоли  надзвичайно надійні і довговічні, дозволяють працювати на високих  швидкостях потоків, завдяки чому знаходять  застосування в системах з високою  продуктивністю. Термін служби смоли  може досягати 6 - 8 років залежно  від якості початкової води.

В даний час, завдяки великій  різноманітності смол, фільтри -пом’якшувачі, крім свого основного призначення, можуть бути використані для видалення з води заліза та марганцю, важких металів, органічних сполук, а також селективного видалення нітратів, нітритів, сульфідів і т.п.

Ультрафіолетові стерилізатори  води (УФ-лампи) використовують енергію ультрафіолетового випромінювання для знищення мікробіологічних забруднень. Цей метод знаходить застосування в котеджах, будинках, лабораторіях, ресторанах, лікарнях, промислових підприємствах, системах колективного водопостачання [10].