11. Измерение концентраций хлора в системах водоснабжения

Технические записки по вопросам питьевого водоснабжения, санитарии
и гигиены в чрезвычайных ситуациях
11. Измерение концентраций хлора в системах
водоснабжения
Поскольку стихийное бедствие или чрезвычайная
ситуация может серьезно повлиять на качество воды,
разумнее всего в такой ситуации проводить
обеззараживание всех источников и систем
аварийного водоснабжения. Наиболее
распространенным способом обеззараживания
является хлорирование. В настоящей технической
записке поясняется, почему важно обеззараживание,
почему для него используется хлор, как он
действует, как проверять его присутствие в воде и где
и когда нужно проводить такую проверку.
Почему нужно обеззараживать источники и системы аварийного
водоснабжения?
Когда сообщество с устойчивым укладом жизни и доступом к питьевой воде
определенного качества постигает бедствие, положение людей меняется:
• В результате бедствий имеющиеся системы водоснабжения часто
оказываются разрушенными, что приводит к заражению или увеличивает
заражение воды в системе.
• Людям иногда приходится переезжать на новые места, и они вынуждены пить
воду из новых источников, но у них нет природного иммунитета к
микроорганизмам, которыми могут быть заражены эти источники.
• В результате бедствий у людей часто нарушается соматическое и психическое
здоровье, и это делает их более восприимчивыми к инфекции и болезням.
Поэтому важно, чтобы всем людям, пострадавшим от бедствия, был обеспечен доступ
к безопасной питьевой воде. Существует множество различных способов улучшения
качества питьевой воды, и многие из них рассматриваются в Технической записке №
4 и в Технической записке № 5. Большинство этих процессов очистки предназначены
для подготовки воды к обеззараживанию, которое является последним этапом
процесса очистки.
Что такое обеззараживание?
Многие болезни, которые поражают пострадавшие от бедствия сообщества,
вызываются микроорганизмами, находящимися в питьевой воде. Отсюда и название
категории болезней – болезни, передаваемые с водой. Обеззараживание – это процесс
уничтожения этих организмов с целью предупреждения инфекции. Есть целый ряд
способов обеззараживания воды, однако самым распространенным из них,
несомненно, является хлорирование. В таблице 11.1 перечислены преимущества и
недостатки применения хлора для обеззараживания.
Преимущества
Недостатки
Препараты хлора выпускаются в
нескольких формах – в виде порошка,
гранул, таблеток, в жидкой или
газообразной форме.
Это сильное окисляющее вещество,
требующее осторожного обращения;
необходимо избегать вдыхания паров
хлора.
Обычно хлор легко доступен в той или
иной форме и относительно недорог.
Хлор плохо проникает в ил и взвешенные
в воде частицы органических веществ.
Он легко растворяется в воде. Он
обеспечивает остаточное
обеззараживание (см. врезку 11.2).
Даже при незначительной передозировке
он может придавать воде неприятный
привкус, и из-за этого люди могут не
захотеть употреблять такую воду.
Он эффективно действует против
широкого спектра болезнетворных
микроорганизмов.
Для того, чтобы хлор действовал на
некоторые организмы, требуются более
высокие концентрации и более
длительное время его контакта с водой.
Таблица 11.1 Преимущества и недостатки использования хлора в качестве средства
обеззараживания
[Источник: адаптировано из работы Davis and Lambert (2002)]
Как действует хлор?
При добавлении хлора в воду он разрушает оболочку клеток микроорганизмов и
убивает их. Однако этот процесс происходит только тогда, когда хлор вступает в
непосредственный контакт с микроорганизмами. Если вода содержит ил, живущие в
нем бактерии могут оказаться недосягаемыми для хлора. Хлор обеззараживает воду,
но не очищает ее: в ней есть некоторые загрязняющие вещества, которые хлор
удалить не может (см. врезку 11.1).
Врезка 11.1. Хлор не является идеальным решением
Хотя хлор не убивает все микроорганизмы, среди имеющихся обеззараживающих
реагентов, применяемых для чрезвычайных ситуаций он все же считается наиболее
эффективным, поскольку убивает подавляющее большинство организмов.
Химические загрязняющие вещества хлор из воды не удаляет. Химическое заражение
устранить труднее, для этого нужны специальные знания и оборудование.
Для того, чтобы хлор убил микроорганизмы, требуется время. При температурах 180С
и выше хлор должен находиться в контакте с водой не менее 30 минут. Если
температура воды ниже, время контакта должно быть увеличено.
Поэтому обычной практикой является добавление хлора в воду при ее поступлении в
резервуар для хранения или в протяженный подающий трубопровод, чтобы у
реагента было достаточно времени для совершения своего обеззараживающего
действия до того, как вода дойдет до потребителя.
Значительное влияние на действенность хлора как обеззараживающего реагента
оказывают мутность и кислотность (рН) воды. Мутность должна составлять менее 5
NTU (нефелометрических единиц мутности), а уровень рН должен находиться в
пределах от 7,2 до 6,8. Рекомендации о том, как изменять уровень рН воды и измерять
мутность, можно найти в Технической записке № 1.
О том, как добавлять в воду хлор, можно прочесть в библиографических источниках,
указанных в разделе "Дополнительная информация".
Остаточный хлор
Когда хлор добавляют в воду, он агрессивно воздействует на органическое вещество и
стремится его разрушить. При добавлении достаточного количества хлора некоторая
его часть остается в воде и после того, как уничтожены все возможные организмы.
Оставшаяся часть называется свободным хлором (рисунок 11.1). Свободный хлор
будет оставаться в воде до тех пор, пока тоже не рассеется или не будет использован
для уничтожения нового заражения.
Таким образом, если проводится анализ воды и этот анализ показывает, что в воде
содержится некоторое количество свободного хлора, это доказывает, что
большинство опасных организмов в воде устранено и она, по всей вероятности,
вполне безопасна для питья. Этот процесс называют измерением концентрации
остаточного хлора (см. рисунок 11.2).
Врезка 11.2. Остаточная защита
Большинство способов обеззараживания эффективно убивают микроорганизмы, но не
обеспечивают какой-либо защиты от повторного заражения в последующих звеньях
системы водоснабжения.
Преимущество хлора заключается в том, что он является эффективным
обеззараживающим реагентом, а его остаток способен защищать воду на участках,
находящихся ниже по потоку воды от точки обеззараживания.
Рисунок 11.1. Действие остаточного хлора
Рисунок 11.2. Шаги в процедуре измерения концентрации остаточного хлора в воде с
помощью сравнительного анализатора
Проведение анализа на остаточный хлор
Самый быстрый и простой способ анализа воды на остаточный хлор – это
индикаторный тест ДПД (диэтилпарафенилендиамином) с использованием
сравнительного анализатора. В пробу воды добавляют таблетку ДПД, которая
окрашивает образец в красный цвет. Для определения концентрации хлора
интенсивность цвета сравнивают со стандартными цветами в цветовой таблице. Чем
интенсивнее цвет, тем выше концентрация хлора в воде.
В продаже имеется несколько различных комплектов для анализа воды на остаточный
хлор, подобные комплекту, показанному на рисунке 11.2. Это небольшие по размеру и
портативные комплекты.
Когда и где проверять воду
Непрерывное хлорирование используется чаще всего в трубопроводных системах
водоснабжения. Регулярное хлорирование других систем водоснабжения проводить
сложно, обычно к нему прибегают для обеззараживания после проведения работ по
ремонту и техническому обслуживанию системы. Обычно проверку на содержание
остаточного хлора проводят в следующих точках:
• Сразу после добавления хлора в воду, чтобы проверить, происходит ли
процесс хлорирования.
• На выходе у потребителя, ближайшего к точке хлорирования, чтобы
проверить, находятся ли концентрации остаточного хлора в пределах
допустимых значений.
• В самых удаленных точках сети, где концентрации остаточного хлора могут
быть самыми низкими. Если обнаруживается, что концентрации хлора
находятся ниже минимальных значений (см. врезку 11.3), может возникнуть
необходимость добавить дополнительное количество хлора в какой-либо
промежуточной точке в сети.
Врезка 11.3. Рекомендуемые концентрации остаточного хлора
Чем выше концентрации остаточного хлора в системе водоснабжения, тем лучше и
дольше этот химический реагент сможет защищать систему от заражения. Однако
высокие концентрации хлора придают воде запах и неприятный привкус, и из-за этого
люди могут не захотеть пить такую воду.
Для обычного коммунально-бытового потребления концентрации остаточного хлора в
точке забора воды потребителем должны находиться в пределах 0,2-0,5 мг/л. Более
высокая концентрация будет ближе к точке обеззараживания, а более низкая – в
самых удаленных ответвлениях водораспределительной сети.
Количество остаточного хлора в течение суток меняется. Если допустить, что
трубопроводная сеть постоянно находится под давлением (см. врезку 11.4), то обычно
днем остаточного хлора в системе будет больше, чем ночью. Это объясняется тем, что
ночью (когда потребление меньше) вода дольше находится в системе, поэтому
повышается возможность заражения воды, что приводит к снижению количества
остаточного хлора, который производит обеззараживающее действие против
загрязнителей.
Необходимо регулярно проверять количество остаточного хлора. Если система новая
или была восстановлена, проверку нужно проводить ежедневно до тех пор, пока вы не
будете уверены в том, что процесс хлорирования проходит должным образом. После
этого производите проверку не реже одного раза в неделю.
Врезка 11.4. Хлорирование и перерывы в подаче воды
Если вода в системе подается с перерывами, нет никакого смысла в хлорировании
трубопроводных сетей. Все трубопроводные системы дают течь, и когда подача воды
выключается, давление в них падает и зараженная вода попадает в систему через
разрывы в стенках труб. Никакая концентрация остаточного хлора, приемлемая для
потребителей, не сможет справиться с такими высокими уровнями заражения.
Следует исходить из того, что все системы водоснабжения с перерывами в подаче
воды заражены, поэтому должны приниматься меры по обеззараживанию воды в
точке потребления.
Перечень пунктов для контроля эффективности хлорирования
•
•
•
•
•
•
Для обеззараживания воды хлор должен находиться в контакте с водой не
менее 30 минут. Лучшее время для введения в воду хлора – после всех других
процессов очистки и до начала хранения и использования.
Никогда не вводите хлор до медленной фильтрации через песочные фильтры
или до любого другого биологического процесса, так как хлор уничтожит
бактерии, помогающие очистке воды, и очистка станет неэффективной.
Никогда не добавляйте хлор в твердой форме непосредственно в воду, так как
он не будет растворяться и смешиваться с водой. Вначале всегда
приготавливайте пасту, смешивая соединение хлора с небольшим количеством
воды.
Обеззараживание – это лишь один способ защиты от болезней. Необходимо
принимать все меры для защиты источников воды от заражения и
предупреждения последующего заражения во время забора и хранения.
Необходимо строго соблюдать правильный порядок добавления в воду
обеззараживающего реагента и регулярно контролировать системы
водоснабжения, чтобы в них не было бактерий. Иначе люди могут быть
введены в заблуждение и полагать, что вода безопасна для питья, когда на
самом деле пить ее опасно.
В небольшой коммунальной системе водоснабжения оптимальной является
концентрация остаточного хлора в пределах 0,2-0,5 мг/л.
Дополнительная информация
•
•
•
•
•
•
ВОЗ (2004 г.). Руководство по обеспечению качества питьевой воды, 3-е
издание, ВОЗ, Женева.
Davis J, Lambert R. (2002) Engineering in Emergencies, 2nd edition, chapter 13.
ITDG UK.
CDC (Undated) Chlorine residual testing.
http://www.cdc.gov/safewater/publications_pages/chlorineresidual.pdf
Action Contre La Faim (2005) Water sanitation and hygiene for populations at risk,
chapter 11. Hermann Editeurs Des Sciences et des Arts, Paris
ISBN 2 7056 6499 8
Tел.: + 41 22 791 2111
Водоснабжение,
санитария
Отдел гигиены и
охраны здоровья
Tел. (прямой): +41 22 791
3555/3590
Факс: (прямой): + 41 22 791
4159
Avenue Appia 20
Эл.почта: [email protected]
1211 Geneva 27
Веб-сайт: http://www.who.int/
Switzerland
Water_sanitation_health
Подготовлено для ВОЗ Центром WEDC. Автор: Bob Reed. Редактор серии: Bob Reed.
Участие в редактировании, оформление и иллюстрации: Rod Shaw
Штриховые иллюстрации: с любезного согласия WEDC / МФКК. Дополнительное
графическое оформление: Ken Chatterton.
Центр по изучению проблем водных ресурсов, технического обеспечения и развития
(WEDC) Университета Лафборо, Лестершир, LE11 3TU UK
Tел.: +44 1509 222885 Факс: +44 1509 211079 Эл.почта: [email protected] Веб-сайт:
http://wedc.lboro.ac.uk