Читайте в статье:
Нередко бывает так, что вода, поступающая в дом из автономного или поселкового водопровода, не соответствует качеству питьевой. Выходом из положения может стать организация собственной системы водоподготовки, основанной на принципе обратного осмоса, что позволяет получать чистую, пригодную для питья воду
Качество и состав воды
Природная вода, содержащая в себе взвешенные частицы (песок, ржавчину и пр.) и растворенные неорганические и органические вещества, нуждается в очищении. Основная задача — не удалить из нее абсолютно все примеси, а свести их наличие к предельно допустимым концентрациям (ПДК). Безопасны ли для человека те или иные показатели, можно узнать, сверившись с «СанПиН 2.1.4.1074-01. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества». При содержании примесей ниже их ПДК и отсутствии бактериального загрязнения воду можно считать пригодной для питья. Соответственно, если допустимые значения превышены, такую воду используют лишь для хозяйственно-бытовых нужд, и даже в этом случае она должна быть очищена от твердых включений, а также от избытка железа и солей жесткости.
Химический и бактериологический анализ
Чтобы определить качество поступающей в дом воды, необходимо провести ее химическое и бактериологическое исследование.
Скважинная вода из общей (поселковой) сети, разумеется, должна быть проверена на безопасность, но надо иметь в виду, что после очистки на центральном водозаборном узле она может быть загрязнена при прохождении по трубам, состояние которых зачастую оставляет желать лучшего. Пробы воды из своего колодца или скважины следует периодически сдавать на анализ, так как ее состав может меняться в зависимости от времени года (осадки, таяние снега и т. п.).
Анализ можно заказать в лабораториях специализированных организаций, например в Главном контрольно-испытательном центре питьевой воды (ГИЦ ПВ) или Научно-производственном центре (НПЦ) «Звезда», либо в крупных компаниях, монтирующих системы водоподготовки.
Количество позиций, по которым проводят исследование, определяется в зависимости от источника водоснабжения и характерных для конкретной местности видов загрязнений. Чем подробнее анализ, тем больше уверенности в том, что будут обнаружены все превышающие ПДК примеси. Обычно эксперты рекомендуют делать анализ по 22 показателям химического состава воды, но если заказчик изъявляет желание проверить пробы на наличие редко встречающихся примесей, перечень показателей будет расширен. Кроме того, специалист лаборатории может подсказать, следует ли проводить дополнительные исследования (например, на суммарное альфа- и бета-излучение).
Результаты исследования представляют собой протокол с показателями качества воды, в котором выделены примеси, превышающие величины ПДК. Если, скажем, «зашкаливает» общее содержание железа, то можно самостоятельно установить мощный обезжелезивающий фильтр на вводе в дом водопровода. Но чаще всего таких показателей несколько, и потребуются фильтры разного типа. Для их подбора следует обратиться к специалистам по системам водоподготовки. После монтажа фильтрационной установки необходимо провести повторное исследование воды.
Стоимость химического анализа колеблется от 600 до 3000 руб., а сроки — от 12 ч до 2-3 дней. Но если компания будет монтировать тот комплект фильтров, который она подбирает сама на основании проведенных ею же исследований, то обе пробы воды — исходная и контрольная — обойдутся заказчику бесплатно
Анализ на бактерии обязательно следует провести, если источником воды является колодец, песчаная скважина и тем более родник. В скважинах, пробуренных на известняк, бактериальные загрязнения отсутствуют. Но поскольку они могут попасть в водопровод при монтаже очистной системы, перед ее пуском баканализ воды будет не лишним.
Каким количеством питьевой воды должен быть обеспечен дом ежедневно?
Питьевая вода - это жидкость, состоящая из взаимосвязанных молекул водорода и кислорода с присутствием (в необходимых количествах) различных полезных микроэлементов. В таком виде она нормализует обмен веществ в организме человека: кальций укрепляет кости, суставы и связки; фосфор требуется для функционирования центральной нервной системы; магний стабилизирует сердечный ритм; калий нужен почкам, натрий - мышцам и т. д.
Для сохранения естественной структуры воды ее следует пить «сырой» (из-под крана), а не кипяченой. Так, многие врачи рекомендуют выпивать стакан некипяченой воды натощак. В течение же дня каждый член семьи обычно потребляет 2-3 л питьевой воды. Плюс еще столько же расходуется на приготовление пищи. Таким образом, в среднем для семьи из пяти человек требуется 20-25 л питьевой воды в сутки, с учетом того, что стирка, мытье посуды, умывание, прием душа и прочие туалетные процедуры осуществляются с применением технической воды.
Две стадии водоподготовки
Если кроме «обычных» загрязнений (соединения железа, мутность, сероводород, соли жесткости) вода содержит еще и тяжелые металлы, фтор, бор, кремний и т. п., рекомендуется проводить две стадии водоподготовки. На первом этапе вода, проходя через основную фильтрационную установку, очищается от типичных загрязнений и бактерий. Чем больше превышена ПДК по той или иной примеси, тем выше должна быть производительность фильтра для ее удаления. (В частности, во многих районах Подмосковья, где вода отличается очень высоким содержанием железа, для очистки от этой примеси применяют двухступенчатые фильтры.) Вода, прошедшая первую стадию подготовки, может использоваться для хозяйственных нужд.
Чтобы вода была пригодна для питья, она должна пройти вторую стадию водоподготовки. На данном этапе имеет смысл подвергать обработке не всю поступающую в дом воду, а лишь ее часть (иначе очень большой объем воды будет просто уходить в дренаж: отношение получаемой питьевой воды к сливаемой в дренаж может достигать 1:10). Для этой цели отлично подойдет компактная установка с обратноосмотической мембраной, которую обычно дополняют системой проточных фильтров разного типа (от 2 до 5 штук): так, фильтр механической очистки задерживает крупные частицы загрязнений, предотвращая засорение мембранных ячеек, а сорбционный фильтр удаляет из воды хлор, разрушительно действующий на материал мембраны.
Постепенно любые фильтры засоряются удаляемыми примесями, и время от времени их необходимо менять. Периодичность этой процедуры зависит от состава и температуры исходной воды, а также от расхода питьевой воды. Основанием для незамедлительной замены фильтров является резкое падение производительности установки либо появление у питьевой воды постороннего вкуса или запаха
Как правило, установку обратноосмотической очистки помещают под кухонной мойкой и ставят либо отдельный кран для питьевой воды, либо специальный кран с двумя изливами — для питьевой воды и для технической.
Системы обратного осмоса разных марок отличаются производительностью, количеством фильтров перед мембраной, габаритами, перечнем дополнительных функций и типом гидробака для сбора питьевой воды.
Чаще всего выбирают установки, обеспечивающие подачу до 7-10 л/ч (до 190 л/сут) воды. При бóльших потребностях ничто не мешает использовать несколько таких установок или одну с производительностью 280 или 380 л/сут.
Что такое обратный осмос?
Под осмосом (греч. оsµоўs - толчок) понимают перетекание растворителя (в данном случае воды) через полупроницаемую мембрану от слабого раствора в концентрированный. Ячейки мембраны настолько малы, что пропускают лишь небольшие молекулы воды, задерживая основную часть растворенных в ней веществ с более крупными молекулами. Концентрация раствора, находящегося по одну сторону мембраны, постепенно снижается за счет перетекания в него молекул чистой воды. При обратном осмосе давление, превышающее осмотическое, выталкивает молекулы воды через ту же мембрану, но в противоположном направлении, задерживая практически все содержащиеся в растворе вещества. Этот процесс используют для отделения от раствора чистой воды.
Гидробак для питьевой воды
После прохождения через обратноосмотическую мембрану вода поступает в бак объемом от 5 до 12 л. Он может находиться в одном корпусе с фильтрами или быть отдельностоящим (в напольном или настенном исполнении). При наполнении водой давление в баке повышается за счет гибкой перегородки, а как только оно достигнет определенной величины, процесс обратного осмоса прекращается. Когда происходит забор воды, давление падает, и процесс запускается снова.
Хранить питьевую воду в гидробаке дольше недели не стоит из-за возможности попадания туда примесей через перегородку и из воздуха
По способу давления на перегородку — воздухом или водой — гидробаки подразделяются на воздушно-водяные и водо-водяные. Соотношение питьевой и спускаемой в дренаж воды составляет у них 1:8-1:10 и 1:4-1:6 соответственно. Для обратного осмоса в баках первого типа требуется давление в системе не менее 3,5 бар, а для баков второго типа хватит и 2 бар. Если давления в водопроводе для воздушно-водяного бака недостаточно (например, оно достигает максимум 2,5 бара или держится на уровне всего 1 бар), рекомендуется использовать обратноосмотическую установку, оснащенную на входе повысительным насосом.
Комплектация установки и дополнительные функции
Большинство потребителей выбирают обратноосмотические установки с четырьмя фильтрами. Это два фильтра для предварительной очистки (их располагают перед мембраной), один, карбоновый, — для тонкой очистки воды и фильтр-минерализатор в качестве дополнительной опции. Все фильтры и мембрана имеют одинаковые размеры и выполнены в виде сменных картриджей, которые легко снимаются и вставляются на место.
Первым в дело вступает фильтр механической очистки, призванный задержать твердые включения (песок, окалина, ржавчина и пр.) размером свыше 5 мкм. Следующим барьером для загрязнений является фильтр, предназначенный для глубокой сорбционной очистки воды. Он устраняет из нее соединения хлора и марганца, а также умягчает ее (до 2 мг-экв/л и более). Если в воде отмечается высокое содержание хлора, то еще на первой ступени водоподготовки (для получения технической воды) необходимо использовать дополнительный угольный фильтр для его удаления.
Устанавливаемый уже после мембраны карбоновый фильтр окончательно делает воду собственно питьевой. На данном этапе удаляются следы примесей, могущие попасть в нее из перегородки гидробака.
Фильтрующие материалы для обратноосмотической установки постоянно совершенствуются всеми производителями картриджей. Основное направление разработок — расширение перечня удаляемых примесей, повышение качества очистки воды и производительности процесса
Вариант компоновки системы водоочистки в доме
Что касается фильтра-минерализатора, то это, как было сказано, дополнительный элемент системы. Он насыщает воду неорганическими солями, необходимыми для нормальной жизнедеятельности человека. Ведь чистая вода — совсем не значит «живая». При прохождении через мембрану из нее удаляются как вредные вещества, так и полезные, в результате чего по составу она становится почти дистиллированной. Для бытовой техники (утюги, парогенераторы, увлажнители и т. п.) это благо, но для нашего здоровья — нет. Постоянно пить такую воду медики не рекомендуют, и потому после очистки ее нужно обогащать полезными минералами и микроэлементами. Оптимальный уровень минерализации — не ниже 40 мг/дм³.
Еще одним дополнительным компонентом установки является подключаемый к электросети TDS-тестер (или солемер): он измеряет и выводит на ЖК-дисплей показатели жесткости воды, позволяя таким образом контролировать количество содержащихся в ней солей и минералов, определять ее электропроводность, оценивать производительность фильтрационной системы.
Полезной функцией будет и принудительная промывка обратноосмотической мембраны, мельчайшие ячейки которой постепенно засоряются отфильтрованными взвесями. Процедура запускается микропроцессором, самостоятельно определяющим сроки ее проведения, и продлевает рабочий ресурс мембраны в полтора-два раза.
Случается, что в «благополучных» прежде скважинах появляются загрязнения, которых там раньше не было. И фильтровальное оборудование, исправно работавшее с одним составом воды, дает сбои в новых условиях. Не стоит во всем винить старые фильтры. Для исправления ситуации достаточно провести анализ воды и сравнить его с первоначальным. Если разница велика, то нужно задуматься о серьезной модернизации очистной установки. Если же показатели близки, то, скорее всего, удастся обойтись изменениями в настройках оборудования и минимальными его доработками.
УФ-дезинфекция воды
Хотя система обратного осмоса способна задерживать бактерии и вирусы, содержащиеся в исходной воде, но весной велика опасность попадания в водопровод талых вод (в особенности при заборе из неглубокого колодца), в микробиологическом отношении отнюдь не небезопасных. Дезинфицировать такую воду рекомендуется с помощью специальной УФ-лампы, помещаемой после мембраны. Она инактивирует вирусы и штаммы бактерий (лишает их способности размножаться), а также устраняет неприятные запахи. Этот амальгамный источник света должен излучать в диапазоне 250-270 нм дозу не менее 25 мкВт.с/см², что гарантирует полную дезинфекцию воды, которой удается достичь только путем традиционного хлорирования. Лампу устанавливают в разрыв трубопровода, подающего питьевую воду к крану, и включают в электросеть. Обычно она рассчитана на 8000-9000 ч непрерывной работы, но ее защитную кварцевую гильзу следует периодически протирать.
| Показатель качества воды, единица измерения | Значение показателя | |||
| начальное | конечное |
|||
| Железо общее, мг/дм³ | ПНДФ 14.1:2.50-96 ГОСТ Р 51309-99 |
|||
| Нитраты, мг/дм³ | ФР.1.31.2005.01774 |
|||
| Жесткость общая, мг-экв/л | ГОСТ Р 52407-2005 |
|||
| Водородный показатель (рН), ед. | ПНДФ 14.1:2:3.4.121-97 |
|||
| Мутность, ЕМФ | ГОСТ 3351-74 |
|||
| Цветность, град. | ГОСТ Р 52769-2007 |
|||
| Привкус, баллы | ГОСТ 3351-74 |
|||
| Запах, баллы | ГОСТ 3351-74 |
|||
| Перманганатная окисляемость, мг/дм³ | ПНДФ 14.1:2:4.154-99 |
|||
| Аммиак (по азоту), мг/дм³ | ПНДФ 14.1:2.1-95 |
|||
| Фториды, мг/дм³ | ФР.1.31.2005.01774 |
|||
| Хлорид-ионы | ФР.1.31.2011.09216, 420 |
|||
| Сульфаты-ионы | ФР.1.31.2011.09212, 420 |
|||
| Сульфиды | В процессе аккредитации |
|||
| Марганец | ФР.1.31.2008.04343, 420 |
|||
| Сероводород | ||||
В некоторых случаях необходимо получить чистую воду, даже питьевую воду, в экстремальных условиях (например, в походах). Что делать, если воды нет?
Рассмотрим несколько возможных вариантов:
1. Нет источника воды
В этом случае наиболее приемлемы следующие способы получения чистой воды:
Получение воды конденсацией паров из вырытой ямы
Для этого вырывается яма диаметром 50-60 см и чуть меньшей глубины. Берется полиэтиленовая пленка, укладывается поверх и прижимается по углам, в центр также помещается груз, под пленкой в этом месте помещается емкость для сбора воды, которая и наполняется конденсатом (обычно за ночь). Способ пригоден для получения питьевой воды даже в засохших местах. Много воды не получить, но ее будет достаточно, чтобы утолить жажду.
Получение воды конденсацией из свежих зеленых веток
Способ практически аналогичный вышеприведенному: полиэтиленовой пленкой укрываются зеленые (лиственные) ветки так, чтобы испарившаяся влага, конденсируясь, собиралась в емкость. Вполне пригодная питьевая вода.
Получение воды сбором росы
Чистой тряпицей (носовым платком, например) проводим по травяному покрову, затем намокшую тряпицу отжимаем в подходящую емкость. Повторяем эти операции несколько раз. Этот способ не очень гигиеничен, но некоторое количество воды получить вполне возможно.
2. Есть источник воды, но она грязная
Если по близости имеется вода, но она грязная, то ее необходимо очистить. Первоначально необходимо подручными средствами отфильтровать воду от механических загрязнений, поскольку основная масса болезнетворных микроорганизмов живет именно на их поверхности.
Как очистить воду от механических примесей и мутности
Это можно сделать, например, следующим образом. Загрязненную воду можно отфильтровать через слой грунта или песка, если рядом с источником грязной воды выкопать ямку и дать ей заполниться. Вычерпав воду и повторив наполнения ямки несколько раз, получим очищенную от мути и механических примесей воду.
Другой доступный способ фильтрования воды - сделать самодельный фильтр из пластиковой бутыли, железной банки, или, в крайнем случае, из связанного в узел куска ткани, которые послойно заполняются песком, углем от прогоревшего костра и мхом. При медленном осторожном приливании сверху загрязненной воды, снизу будет капать очищенная вода. Медленно, но зато получаем более чистую воду, чем при фильтровании через слой грунта. Органолептические свойства этой воды будут уже значительно лучше исходной. Но чтобы очищенная вода была безопасна для здоровья, необходимо ее продезинфицировать (провести ее обеззараживание).
Как обеззараживать воду в полевых условиях
Вторым этапом очистки является обеззараживание воды подручными средствами.
Можно использовать заранее взятые в аптеке специальные таблетки для обеззараживания воды, такие как: пантоцид, акватабс, Isosun G, Halazone (поинтересуйтесь, что предлагает для этого аптечная сеть). Одна такая таблетка после полного ее растворения способна обработать (обеззаразить) до одного литра воды за 15 - 20 минут.
Если таковых таблеток в распоряжении нет - в качестве дезинфектанта подойдет марганцовка (перманганат калия), который берется из расчета 0,1 г на 1 л (на конце ножа - для приготовления слабо розового раствора), время обработки не менее 5-ти минут. Или использовать йод из расчета 3-4 капли стандартной 5% настойки на 1 л воды.
После перемешивания и отстаивания в течение примерно одного часа, вода становится пригодной для питья. Однако не забывайте о том, что передозировка йода нежелательна вследствие его токсичности.
3. Термическое обеззараживание воды кипячением
Чтобы использовать полученную в полевых условиях воду для питья, не принося вреда здоровью, проще и лучше всего подвергнуть воду термической обработке (прокипятить) для заключительной стадии очистки. Это важно даже при использовании дезинфицирующих таблеток или добавок.
В качестве обеззараживающей добавки при кипячении можно дополнительно использовать дикорастущие травы, обладающие дезинфицирующими свойствами, такие, как листья ромашки, чистотела, брусники, клюквы, зверобоя, подорожника и других (однако, не стоит в этом переусердствовать, не забывая о биологической активности таких трав, особенно если у вас на них аллергия).
История возникновения любого города, любого населенного пункта неразрывно связана с водой. Одним из основных условий благоустройства города надо считать хорошее водоснабжение. Вода нужна для питья и приготовления пищи, для промышленных целей, для удаления нечистот по каналам за пределы города, для поливки улиц, для орошения зелёных насаждений и т. д.
В зависимости от того, идёт ли вода в пишу, подаётся ли в паровой котёл, используется как растворитель в производстве или предназначается для точных научных исследований, она должна быть в той или иной степени освобождена от примесей.
Вода, употребляемая для питья, не должна содержать вредных для здоровья веществ. Она должна быть бесцветна, прозрачна, прохладна (летом иметь температуру по возможности не выше 10-12 градусов), лишена всякого постороннего запаха и вкуса. При оценке качества питьевой воды в первую очередь следует выяснить, не загрязнена ли она отбросами животного происхождения, потому что это может явиться причиной заражения питьевой воды болезнетворными микробами. Резкие изменения температуры колодезной воды, наличие загрязнений или внезапное помутнение её могут служить признаком того, что в водоносный слой попали сточные воды.
Встречающиеся в питьевой воде минеральные соли, как правило, безвредны для здоровья, но если вода содержит их очень много, она становится невкусной.
Большая жёсткость нежелательна и в воде, употребляемой для мытья и стирки. При мытье в жёсткой воде требуется большее количество мыла, так как часть мыла вступает в химическое соединение с солями (кальция, магния, железа) и образует нерастворимые в воде соли. Это и есть тот процесс, который мы обычно называем «свёртыванием» мыла. Кроме того стирка в такой воде понижает носкость тканей: ткани делаются жёсткими и хрупкими и легче рвутся в местах сгибов. Также действует мытьё в жёсткой воде и на волосы, делая их ломкими и клейкими.
Нельзя пользоваться жёсткой водой и для питания паровых котлов. Присутствие в ней солей, особенно солей кальция и магния, ведёт к быстрому разрушению стенок котла. Образование накипи утолщает стенки котла и приводит к излишнему расходу топлива. В технической литературе можно встретить такие цифры перерасхода топлива: при слое накипи в один миллиметр толщиной перерасход топлива составляет 1,5 процента, при слое в три миллиметра - 5 процентов, а при слое накипи в. 5 миллиметров до 8 процентов.
Различные производства предъявляют к воде самые разнообразные требования. Так, например, при обработке шерсти и шёлка требуется вода, совершенно лишённая солей кальция, магния, железа. В воде, используемой в бумажном производстве, не должны быть соли железа: они могут дать пятна на бумаге. Нежелательны и примеси органических веществ: при загнивании они могут повлечь образование в бумаге грибков.
В крахмальном производстве требуется совершенно прозрачная и бесцветная вода, не содержащая железа, не имеющая запаха и каких бы то ни было растительных остатков - травы, листьев, водорослей и так далее; в противном случае крахмал при сушке станет бурым. Вода должна быть свободна от различных возбудителей брожения - дрожжевых и споровых грибков, сообщающих крахмалу неприятный гнилостный запах.
В воде, применяемой при сахароварении, не должно быть много солей; соли затрудняют варку и кристаллизацию сахара и увеличивают его зольность.
Пивоваренное производство также требует прозрачной воды, без запаха, не загрязнённой вредными минеральными солями и органическими загнивающими веществами.
Интересно, что состав воды диктует производство того или другого сорта пива. Светлые сорта пива получаются только тогда, когда используется вода, бедная углекислыми солями; тёмные же сорта пива требуют, наоборот, воды, в которой имеются преимущественно эти соли.
Если в Мюнхене (Германия) варят тёмные сорта пива, то вовсе не потому, что население предпочитает их другим, а потому, что местная вода богата углекислыми солями.
Однако человек сравнительно редко приспособляется к свойствам той воды, которую предоставляет в его распоряжение природа. В большинстве случаев он находит средства и приёмы для очистки воды, в той степени, конечно, в какой это ему нужно.
Отсутствие поблизости больших водоёмов с чистой водой давно заставило человека искать хорошую воду в недрах земли. С незапамятных времён человек научился добывать грунтовую воду с помощью колодцев.
Вода неглубоких колодцев может быть загрязнена поверхностными водами, просачивающимися через грунт; поэтому желательно устраивать возможно более глубокие колодцы. Хорошую воду с больших глубин обычно дают так называемые артезианские колодцы.
Вода рек, озёр и других пресных водоёмов также широко используется для водоснабжения. Однако она часто загрязнена илом, а в крупных населённых пунктах нередко и сточными водами. Эти примеси делают её не пригодной не только для питья, но и для ряда промышленных целей.
Чистая натуральная вода — удовольствие дорогое.Чистой водой считается та, которая берется из чистых природных источников. Например, тающие ледники или артезианские скважины. , согласно требованиям международных стандартов, должна разливаться в тару непосредственно из скважин. Однако, к сожалению, есть много скважин, которые не охраняются должным образом, и в которых не ведется должный учет .
Однако воду из природного источника далеко не всегда можно назвать чистой. Любой источник воды нужно проверять. Он должен соответствовать химическим нормативам, и если там были обнаружены недопустимые с точки зрения лабораторного анализа для качества питьевой воды отклонения, значит, эту воду нельзя использовать.
Как ни странно, наиболее действенными остаются народные методы очистки воды.
Наиболее распространенными методами очистки воды в домашних условиях является отстаивание, замораживание с последующим оттаиванием и кипячение.
Самый простой способ получить чистую заключается в ее отстаивании на протяжении нескольких часов. Некоторые опускают при этом в емкость с водой какой-либо серебряный предмет — ложечку или ювелирное изделие из серебра, но в идеале для отстаивания воды нужно использовать серебряную посуду — тогда эффект будет максимально результативный. Однако были известны случаи так называемого «отравления серебром» — когда в организме наблюдался переизбыток ионов серебра. Так что старайтесь использовать такой метод очистки только в экстренных случаях, когда другие способы недоступны.
По мнению экспертов, талая вода действительно может считаться чистой. Но лишь в том случае, если замораживание проходит по специальной технологии. Вода набирается из-под крана в небольшую емкость, и ставиться в морозильник. Через 2-3 часа на поверхности образуется лед. Это замерзает тяжелая вредная вода. От этой воды надо избавиться. Оставшаяся жидкость переливается в чистую посуду, и ставится в морозильник еще на 2-3 часа. Через 2-3 часа все соли и примеси, которые есть в воде, должны осесть на дно. Наша цель — ледяная верхушка. Именно она должна обладать чудесными свойствами. Эта и способствует повышению иммунитета.
Талый снег. Обязательным условием потребления талой воды является экологически чистый район. Талая вода из холодильника гораздо чище и мягче водопроводной. Однако главное неудобство — в сложности приготовления.
При кипячении воды нужно учитывать тот момент, что хлор, которым обеззараживают водопроводную воду, при высоких температурах образует различные вредные соединения. А трубы, по которым вода поступает в квартиры, могут быть старыми и ржавыми — в результате мы получаем воду с избытком железа, который в процессе кипячения не устраняется.
B история возникновения любого города, любого населённого пункта неразрывно связана с водой. Одним из основных условий благоустройства города надо считать хорошее водоснабжение. Вода нужна для питья и приготовления пищи, для промышленных целей, для удаления нечистот по каналам за пределы города, для поливки улиц, для орошения зелёных насаждений и т. д.
В зависимости от того, идёт ли вода в пищу, подаётся ли в паровой котёл, используется как растворитель в производстве или предназначается для точных научных исследований, она должна быть в той или иной степени освобождена от примесей.
Вода, употребляемая для питья, не должна содержать вредных для здоровья веществ. Она должна быть бесцветна, прозрачна, прохладна (летом иметь температуру по возможности не выше 10–12 градусов), лишена всякого постороннего запаха и вкуса. При оценке качества питьевой воды в первую очередь следует выяснить, не загрязнена ли она отбросами животного происхождения, потому что это может явиться причиной заражения питьевой воды болезнетворными микробами. Резкие изменения температуры колодезной воды, наличие загрязнений или внезапное помутнение её могут служить признаком того, что в водоносный слой попали сточные воды.
Встречающиеся в питьевой воде минеральные соли, как правило, безвредны для здоровья, но если вода содержит их очень много, она становится невкусной.
Большая жёсткость нежелательна и в воде, употребляемой для мытья и стирки. При мытье в жёсткой воде требуется большее количество мыла, так как часть мыла вступает в химическое соединение с солями (кальция, магния, железа) и образует нерастворимые в воде соли. Это и есть тот процесс, который мы обычно называем «свёртыванием» мыла. Кроме того стирка в такой воде понижает носкость тканей: ткани делаются жёсткими и хрупкими и легче рвутся в местах сгибов. Также действует мытьё в жёсткой воде и на волосы, делая их ломкими и клейкими.
Нельзя пользоваться жёсткой водой и для питания паровых котлов. Присутствие в ней солей, особенно солей кальция и магния, ведёт к быстрому разрушению стенок котла. Образование накипи утолщает стенки котла и приводит к излишнему расходу топлива. В технической литературе можно встретить такие цифры перерасхода топлива: при слое накипи в один миллиметр толщиной перерасход топлива составляет 1, 5 процента, при слое в три миллиметра - 5 процентов, а при слое накипи в. 5 миллиметров до 8 процентов.
Различные производства предъявляют к воде самые разнообразные требования. Так, например, при обработке шерсти и шёлка требуется вода, совершенно лишённая солей кальция, магния, железа. В воде, используемой в бумажном производстве, не должны быть соли железа: они могут дать пятна на бумаге. Нежелательны и примеси органических веществ: при загнивании они могут повлечь образование в бумаге грибков.
В крахмальном производстве требуется совершенно прозрачная и бесцветная вода, не содержащая железа, не имеющая запаха и каких бы то ни было растительных остатков - травы, листьев, водорослей и так далее; в противном случае крахмал при сушке станет бурым. Вода должна быть свободна от различных возбудителей брожения - дрожжевых и споровых грибков, сообщающих крахмалу неприятный гнилостный запах.
В воде, применяемой при сахароварении, не должно быть много солей; соли затрудняют варку и кристаллизацию сахара и увеличивают его зольность.
Пивоваренное производство также требует прозрачной воды, без запаха, не загрязнённой вредными минеральными солями и органическими загнивающими веществами.
Интересно, что состав воды диктует производство того или другого сорта пива. Светлые сорта пива получаются только тогда, когда используется вода, бедная углекислыми солями; тёмные же сорта пива требуют, наоборот, воды, в которой имеются преимущественно эти соли.
Если в Мюнхене (Германия) варят тёмные сорта пива, то вовсе не потому, что население предпочитает их другим, а потому, что местная вода богата углекислыми солями.
Однако человек сравнительно редко приспособляется к свойствам той воды, которую предоставляет в его распоряжение природа. В большинстве случаев он находит средства и приёмы для очистки воды, в той степени, конечно, в какой это ему нужно.
Отсутствие поблизости больших водоёмов с чистой водой давно заставило человека искать хорошую воду в недрах земли. С незапамятных времён человек научился добывать грунтовую воду с помощью колодцев.
Вода неглубоких колодцев может быть загрязнена поверхностными водами, просачивающимися через грунт; поэтому желательно устраивать возможно более глубокие колодцы. Хорошую воду с больших глубин обычно дают так называемые артезианские колодцы. Схема устройства такого колодца показана на рисунке 11.
Рис. 11. Схема, артезианского колодца.
Вода рек, озёр и других пресных водоёмов также широко используется для водоснабжения. Однако она часто загрязнена илом, а в крупных населённых пунктах нередко и сточными водами. Эти примеси делают её не пригодной не только для питья, но и для ряда промышленных целей.
Интересно отметить, что вода способна самоочищаться. Если канализационная вода спускается в большую реку, то уже на расстоянии немногих десятков километров вниз по течению речная вода становится такой же чистой, как и до спуска сточных вод. Благодаря растворённому в воде кислороду и деятельности некоторых видов бактерий органические вещества канализационной соды разрушаются. Уменьшается и количество бактерий, принесённых сточными водами: бактерии или пожираются простейшими животными рек или оседают на дно вместе со взвешенными в воде частицами и там погибают. Но часть бактерий, - а среди них и болезнетворные бактерии, - продолжают оставаться в воде довольно долгое время. Кроме того в воде остаются вредные вещества из сточных вод химических заводов. Поэтому на естественное обеззараживание воды подобных водоёмов полагаться нельзя и необходимо искусственно очищать воду.
Прежде чем поступить в водопроводную сеть, вода подвергается специальной очистке на водоочистительной станции. Сначала она отстаивается, а затем направляется в громадные подземные фильтры - бассейны, выложенные каким-нибудь водонепроницаемым материалом (рис. 12). На дно бассейна насыпан толстый слой гравия, а затем песка. Вода просачивается через этот слой и собирается в расположенных на дне сборных трубах и затем поступает в водопроводную сеть. Свежий, хорошо промытый песок - плохой фильтр, поэтому вначале профильтрованная вода выбрасывается. Но вода, проходя через фильтр, оставляет на песчинках илистую плёнку, которая только со временем делает фильтр вполне «созревшим». Такой фильтр уже задерживает и взвешенные в воде частицы, и до 99 процентов всех содержащихся в ней бактерий.
Рис. 12. Подземный фильтр - бассейн.
В значительной степени воду можно очистить, пользуясь весьма простым фильтром. Его устройство показано на рисунке 13. Поверх гравия укладывается слой песка или мешок с ватой, чистыми древесными опилками или измельчённым углём.
Рис. 13. Простой фильтр для воды.
При очень сильном загрязнении воды, особенно в период половодья, даже самого тщательного фильтрования бывает недостаточно. В таких случаях перед фильтрованием прибегают к химической очистке: к воде прибавляют сернокислую соль алюминия. Эта соль в воде разлагается и образует более или менее крупные хлопья. Хлопья захватывают взвешенные в воде частички и медленно падают с ними на дно отстойника.
Для окончательной очистки питьевую воду перед впуском в водопроводную сеть дезинфицируют, употребляя для уничтожения оставшихся бактерий чаще всего озон, хлор или хлорную известь, а иногда и ультрафиолетовое облучение.
Очистку воды, предназначенной для питания паровых котлов и для других технических целей, обычно производят химическими способами. Среди них особенно нужно отметить способ очистки, успешно разрабатываемый советскими учёными. Это - очистка с помощью особых веществ, называемых ионитами. Ионитами могут служить некоторые минералы (например, натриево-алюминиевая соль кремневой кислоты - пермутит), а также искусственные смолы. При фильтровании воды через иониты можно заменить вредные соли, содержащиеся в воде, на соли более безобидные для того или другого производства. Иониты позволяют также провести полное опреснение воды. В настоящее время иониты ещё не получили широкого распространения, но успешное применение их в ряде производств и для бытовых целей указывает на то, что ионитам принадлежит самое ближайшее будущее.
Снабжение населённых пунктов чистой водой - сложная и ответственная задача. Чистая вода также важна для здоровья человека, как и свежий воздух. Однако в капиталистических странах вопрос об охране здоровья населения стоит далеко не на первом месте.
В Англии, например, промышленники, не утруждая себя заботами о нуждах населения, долгое время спускали сточные воды со своих фабрик и заводов прямо в реки. В результате промышленные отбросы сделали воду рек Англии совершенно не пригодной для питья. Известен следующий случай. От реки Темзы однажды исходило такое зловоние, что парламент был вынужден прекратить заседание; парламентская комиссия составила протокол о чрезмерном загрязнении Темзы, написав протокол водой из этой реки, а в заключение выразила сожаление, что не может в качестве доказательства приложить к протоколу запах, исходящий от Темзы!
В городах капиталистических стран есть благоустроенные кварталы, сияющие чистотой, с прекрасной канализационной сетью. Эти кварталы существуют только для тех, у кого есть деньги. Но есть и другие кварталы, кварталы рабочих окраин, утопающие в грязи и зловонии. Ещё Энгельс писал о них так: "Современное естествознание показало, что так называемые "дурные кварталы", в которых скучены рабочие, представляют очаги всех тех эпидемий, которые периодически посещают наши города. Холера, тиф и тифозная горячка, оспа и другие заразные болезни распространяют свои бактерии в зачумлённом воздухе и отравленной воде этих рабочих кварталов; там они почти никогда не исчезают, развиваются, едва только условия позволяют это, в эпидемические массовые болезни и выходят за пределы своих очагов в более богатые воздухом и здоровые части города, населённые господами капиталистами. Господа капиталисты не могут безнаказанно доставлять себе удовольствие обрекать на эпидемические заболевания рабочий класс; последствия падают на них самих, и смерть косит свои жертвы среди капиталистов так же беспощадно, как среди рабочих…
С тех пор, как наука установила этот факт, человеколюбивые буржуа возгорелись пламенным соревнованием в заботе о здоровье своих рабочих… В Германии, по обыкновению, понадобился гораздо более продолжительный срок, пока постоянно существующие и здесь источники заразы развивались до такой степени, которая необходима, чтобы расшевелить сонную крупную буржуазию". Кое-где начали сноситься рабочие кварталы и на их месте создавались широкие светлые улицы и скверы. Но грязные жилища рабочих снова возникали в других местах. По существу, они только переносились с одного места на другое.
Пока существует капитализм, бессмысленны всякие разговоры о серьёзном улучшении условий жизни рабочих. Только в стране социализма эта задача является одной из основных общегосударственных задач.
В дореволюционной России водопровод был в 215 городах, а канализация только в 20. При Советской власти к концу второй пятилетки число водопроводов уже было удвоено и в сотнях городов была проложена канализационная сеть. Законодательством Советского Союза запрещается спуск сточных промышленных вод и других нечистот в поверхностные водоёмы без предварительной очистки, а в отдельных случаях и дезинфекции.
Москва ещё с конца XVIII века пользовалась прекрасной ключевой водой из обильных источников близ Мытищ. Но Мытищинская водоподъёмная станция не могла давать больше 2 миллионов вёдер воды в сутки. Этого количества воды не хватало для быстро растущего города. В начале нашего столетия был построен Рублёвский водопровод, черпавший воду из верхнего течения реки Москвы.
До Октябрьской Революции на каждого москвича приходилось меньше 100 литров воды в сутки, включая сюда, конечно, расход воды промышленными предприятиями, потреблявшими основную её массу.
В настоящее время канал Москва-Волга приносит столице в изобилии чистую волжскую воду. На каждого жителя Москвы приходится свыше 600 литров воды в сутки.
Водопроводная вода чиста, безвредна и приятна на вкус. Только воды некоторых ключей могут состязаться с ней в этом отношении. Но и водопроводная вода далеко не везде может быть использована. Например, для аптек, фотографий и многих научных лабораторий вода из водопровода непригодна - ведь в ней всегда есть небольшое количество растворённых солей и некоторые органические вещества. Каким же путём освободиться от них?
Обычное фильтрование и химическая очистка здесь не помогут. Поэтому воду перегоняют. Перегонка воды производится в специальных аппаратах. На рисунке 14 показан часто употребляющийся для этой цели перегонный куб. Он состоит из котла с крышкой и пароотводной трубкой и холодильника в виде спирали, охлаждаемого снаружи проточной холодной водой. В котле кипит вода. Пары её поступают в холодильник и охлаждаются на холодных стенках змеевика. Капельки воды вытекают в приёмник. Этот процесс называется дистилляцией (или дестилляцией), что означает - стекание каплями, а получаемая вода - дистиллированной.
Рис. 14. Перегонный куб.
Однако и очищенная такой перегонкой вода всё ещё недостаточно чиста, - она содержит и летучие органические вещества, которые перегоняются вместе с водой, и растворённый воздух. Кроме того нужно помнить, что вода - весьма активное химическое вещество. Хотя и в незначительной степени, вода разъедает стенки металлических сосудов. Разъедает или, как говорят, «выщелачивает» вода и стекло, и фарфор.
Освободиться от летучих органических веществ не представляет труда: в перегонный куб добавляют марганцовокислый калий, легко окисляющий эти вещества в нелетучие соединения. Но избежать действия воды на стенки перегонного аппарата из обычного материала нельзя. Поэтому воду, полученную после первой перегонки с марганцовокислым калием в обычном аппарате (медном, лужёном, оловянном, стеклянном или фарфоровом), вновь перегоняют, пользуясь приборами, сделанными из платины, на которую вода не действует.
Полученная таким путём вода содержит в себе только растворённый воздух. Для удаления его воду долго кипятят, а затем охлаждают в безвоздушном пространстве. Такая вода уже совершенно чиста. Хранится она в запаянных платиновых сосудах, без доступа воздуха.
Как видите, получение совершенно чистой воды - довольно сложная и дорогая операция. Однако при изучении свойств воды подобной очистки избежать нельзя.
Совершенно чистая вода имеет неприятный вкус. Поэтому дистиллированную воду не применяют для питья. Кроме того дистиллированная вода вредна для организма: продолжительное употребление воды, лишённой солей, понижает солевой состав клеточного сока и приводит иногда к тяжёлым заболеваниям. Тем не менее в некоторых случаях перегонкой пользуются для получения питьевой воды. Например, в Баку, где грунтовые воды загрязнены нефтью, водопроводная сеть одно время питалась перегнанной морской водой. Однако к этой воде специально добавляли соли и насыщали её воздухом.
