Водные объекты, которые могут быть использованы в качестве источников питьевого водоснабжения. Сравнительная гигиеническая характеристика

Качество питьевой воды во многом определяется качеством воды источника водоснабжения. При неудовлетворительном природном составе воды или большом антропогенном загрязнении источника даже современные методы водоподготовки не могут гарантировать получение воды необходимого качества. Важнейшими гигиеничес­кими характеристиками источника водоснабжения являются качество воды, подверженность влиянию природных и социальных (техноген­ных) факторов и степень санитарной надежности источника, т.е. ус­тойчивость к влиянию природных и антропогенных факторов. Кро­ме того, большое значение для характеристики источника имеют его водообильность, соотнесенная с предполагаемыми потребностями в воде, а также доступность источника.

Санитарная надежность источника централизованного питьево­го водоснабжения — способность источника сохранять постоянство качества его воды и достаточность дебита для обеспечения проек­тируемой или эксплуатируемой системы централизованного питье­вого водоснабжения.

Источниками воды для систем питьевого водоснабжения могут быть поверхностные водные объекты (реки, озера, водохранили­ща) и запасы подземных вод (грунтовые, межпластовые напорные и безнапорные воды). В некоторых случаях можно использовать ис­кусственные водотоки - каналы судоходного или ирригационного назначения.

Использование тех и других источников в странах и регионах зна­чительно различается. Главная причина этого — наличие или отсут­ствие природных месторождений подземных вод, так как разведка и добыча подземной воды в настоящее время технически достаточно совершенны.

Подземные источники. Пресные подземные воды, пригодные для питьевого водоснабжения, залегают на глубине не более 250—300 м. По условиям залегания различают грунтовые и межпластовые воды, значительно разнящиеся по гигиеническим характеристикам.

Грунтовые воды — воды первого от поверхности земли постоянно существующего водоносного горизонта. Они не имеют защиты от поверхностного загрязнения в виде водоупорных слоев; область пи­тания грунтовых вод совпадает с областью их распространения. Весь­ма непостоянный режим грунтовых вод целиком зависит от гидроме­теорологических факторов — частоты выпадения и обилия осадков. Вследствие этого имеются значительные сезонные колебания уров­ня стояния, дебита, химического и бактериального состава грунто­вых вод. Их запас пополняется за счет инфильтрации атмосферных осадков либо воды рек и водохранилищ в периоды высокого уровня; не исключена возможность поступления в грунтовые воды подзем­ных безнапорных вод из более глубоких горизонтов. В процессе ин­фильтрации вода в значительной мере освобождается от органическо­го и бактериального загрязнения, улучшаются ее органолептические свойства. Однако если почвенный слой тонок и, кроме того, загряз­нен, возможно загрязнение грунтовых вод в период формирования.

Дебит грунтовых вод обычно невелик, что наряду с непостоянством состава ограничивает их применение для централизованного водо­снабжения. Грунтовые воды используются главным образом в сельс­кой или дачной местности при организации колодезного (нецентра­лизованного) водоснабжения.

Межпластовые подземные воды залегают в водоносном слое меж­ду двумя водоупорными слоями и в зависимости от условий залега­ния могут быть напорными или безнапорными (рис. 4.1).

В каждом межпластовом водоносном горизонте различают область питания, где горизонт выходит на поверхность, область напора и область разгруз­ки, где вода изливается на поверхность земли или дно реки, озера в виде восходящих или нисходящих ключей. Межпластовые воды до­бывают через буровые скважины. Качество воды скважины во мно­гом определяется ее расстоянием от границы области питания и характера (мощности и монолитности) водоупорной кровли водонос­ного горизонта, на который она пробурена.

Химический состав подземных вод формируется под влиянием хи­мических (растворение, выщелачивание, сорбция, ионный обмен, об­разование осадка) и физико-химических (перенос веществ фильтру­ющих пород, растворение, поглощение и выделение газов) процессов

Залегание подземных вод.

1 — водоупорные слои; 2 — горизонт грунтовых вод; 3 — горизонт межплас-товых безнапорных вод; 4 — горизонт межпластовых напорных вод; 5 — ко­лодец, питающийся грунтовой водой; 6 — скважина, питающаяся из меж­пластового безнапорного горизонта; 7 — скважина, питающаяся из межпла­стового напорного (артезианского) горизонта.

В подземных водах найдено около 70 химических элементов.

Наи­большее значение для питьевого водоснабжения имеют фтор, желе­зо, марганец и соли жесткости (сульфаты, карбонаты и бикарбонаты магния и кальция). Реже встречаются бром, бор, бериллий, селен, стронций.

В межпластовых водах нет растворенного кислорода, но микро­биологические процессы существенно влияют на их состав. Серобак­терии окисляют сероводород и серу до серной кислоты, железо­бактерии образуют конкреции железа и марганца, которые частично растворяются в воде; некоторые виды бактерий способны восстанав­ливать нитраты с образованием азота и аммиака.

Чем дальше отстоит место водозабора (буровая скважина) от гра­ницы области питания или разгрузки и чем лучше защита от проникно­вения вышележащих вод, тем характернее и постояннее химический состав межпластовых вод. Постоянство солевого состава воды —важ­нейший признак санитарной надежности водоносного горизонта.

Наряду с природными факторами на формирование состава подземных вод влияют и искусственные факторы среды. При нерациональной эксплуатации горизонта, отборе воды, превышающем его

водообильность, возможно поступление воды из других, выше- и нижележащих горизонтов с изменением уровня минерализации. В некоторых случаях возможно и бактериальное загрязнение воды.

Одной из причин загрязнения подземньдх вод являются промыш­ленные сточные воды, которые инфильтрируются из накопителей, хвосто- и шламохранилищ, золоотвалов и т.п. при их неудовлетвори­тельной гидроизоляции. Возможна инфильтрация промышленных загрязнений и с полей фильтрации, которые до недавнего времени использовались для обезвреживания промышленных сточных вод. Проникновению сточных вод через водоупорные горизонты спо­собствуют поверхностно-активные вещества, присутствующие в боль­шинстве промышленных сточных вод.

Межпластовые воды вследствие защищенности от поверхност­ного загрязнения, постоянства состава и достаточно большого де­бита высоко оцениваются с санитарной точки зрения и при выборе источника питьевого водоснабжения имеют преимущество перед другими источниками. Весьма часто межпластовые воды можно использовать для питьевых целей без предварительной обработки. Единственным принципиальным ограничением их выбора в каче­стве источника питьевого водоснабжения является недостаточная водообильность горизонта по сравнению с намечаемой мощностью водопровода.

При эксплуатации водозаборной скважины в определенной час­ти водоносного горизонта вокруг ее ствола в результате присасываю­щего действия водоподъемных устройств развивается зона пони­женного давления воды. Степень понижения зависит от мощности водоподъемника, высоты давления в горизонте до его эксплуатации и водообильности горизонта.

Понижение давления наиболее выражено вокруг скважины, оно постепенно ослабевает по мере удаления от нее. Объем водоносной породы, на котором сказывается присасывающее влияние водоподъ­емника, называется воронкой депрессии (рис. 4.2). Изменяя гидро­геологические условия в водоносном горизонте, воронка депрессии снижает его санитарную надежность.

Непрерывно растущее водопотребление требует развития суще­ствующих водозаборов. Одним из эффективных и сравнительно де­шевых способов увеличения мощности береговых инфильтрационных водозаборов является искусственное восполнение подземных вод путем устройства на берегу реки или водохранилища инфильтрационных бассейнов, в которые закачивается речная вода и инфильтри руется через горные породы в водоносный горизонт, обогащая его (рис. 4.3). Реже искусственно восполняют подземные воды глубоких горизонтов через скважины.

Воронка депрессии и граница 1 пояса зоны санитарной охраны во­дозаборной скважины.

1 — статический уровень воды; 2 — динамический уровень воды; 3 — кривая депрессии; R — радиус 1 пояса зоны санитарной охраны.

Гигиенические требования при искусственном восполнении под­земных вод заключаются в организации зоны санитарной охраны поверхностного водного объекта, из которого производится вос­полнение, в предварительной очистке воды перед подачей в инфиль-трационные бассейны путем отстаивания и фильтрации, а также в обеззараживании перед подачей потребителю. Расстояние от ин-фильтрационных бассейнов до фронта водозабора при водоносном пласте из мелких песков должно быть не менее 50 м, для средних и крупных песков и галечников - 100-200 м.

Индустриализация и урбанизация приводят к значительному рос­ту водопотребления. Запасы подземных вод часто не в состоянии обеспечить потребности в воде, и возникает необходимость органи­зации питьевого водоснабжения из поверхностных источников.

Поверхностные источники. Воды поверхностных источников питьевого водоснабжения имеют низкую минерализацию, большое количество взвешенных веществ, высокое микробное загрязнение. Расход воды меняется в зависимости от времени года и метеорологи­ческих условий. Активная реакция воды большинства поверхностных источников находится в диапазоне рН 6,5—8,5. Часто отмечается ин­тенсивное техногенное загрязнение поверхностных вод в результат сброса промышленных стоков, судоходства и от других причин. К указанным неблагоприятным свойствам воды в водохранилищах добавляется чрезмерное развитие одноклеточных водорослей — так называемое цветение, способное в значительной мере ухудшить органолептические свойства воды и придать ей аллергенные свойства. Отмеченные особенности состава и свойств воды поверхностных источников не позволяют использовать ее для питьевого водоснаб­жения в природном виде и требуют предварительной обработки с целью осветления и обеззараживания.

Большое значение для надежной эксплуатации питьевого водо­провода имеет выбор места расположения водозабора на водохра­нилище.

Поиск по сайту: