Концепция получения чистой и качественной воды
Методам лечения питьевой водой посвящено немало книг. Большой
популярностью пользуются книги Ф. Батмангхелиджа [1 - 3], где речь идёт о лечении просто водой, и нет ни слова об её очистке.
Однако в стране, где живёт Батмангхелидж (Пакистан) вода берётся из горных ручьёв и рек, и практически нет промышленности, которая могла бы загрязнить эту воду. Воздух в этой стране также чистый, горный, что не создаёт предпосылок для быстрого загрязнения воды, набранной в посуду. Такая вода изначально обладает целебными, живительными свойствами.В местности, характерной для России, исходно чистая и целебная вода существует в родниках и колодцах. Но этой воды очень мало. Доступная нам водопроводная вода требует очистки для того, чтобы ей можно было придать целебные свойства. Известно, что вода из целебных источников обладает наибольшей силой на месте её появления. Поэтому возле целебных источников строят санатории, в которые люди едут издалека. Вода из этих источников, разлитая в бутыли и доставленная в другие города, обладает менее выраженным целебным эффектом. Поэтому естественно предположить, что целебную воду лучше всего готовить на месте её потребления.
Наиболее благоприятной для здоровья человека можно считать воду, на которой он вырос. Предки пили эту воду на протяжении многих поколений, организм привык к такой воде. Наши предки пили воду из рек или из родников (колодцев). Из родников и колодцев вода и сейчас наиболее благоприятна, однако её очень мало, не хватает. Много речной воды, однако, она стала сильно загрязненной, так что воду непосредственно из реки пить нельзя. Речная вода требует очистки. На городских станциях подготовки вода хорошо очищается, однако, проходя через старую водопроводную систему, она может снова загрязниться. Поэтому на месте потребления нужны локальные устройства водоподготовки.
В качестве альтернативы в настоящее время предлагается вода из скважин.
Неглубокие скважины (до 30 м), забирающие воду из слоя песка, дают воду, которая обычно не требует очистки, и по своему составу она близка колодезной или родниковой. Однако дебет таких скважин невелик, они склонны к заиливанию и требуют нередко больших эксплуатационных затрат. Глубокие артезианские скважины (более 100 м) обеспечивают большой расход воды, меньше склонны к заиливанию. Однако вода из таких скважин часто содержит соли, не свойственные поверхностным речным водам, и непосредственно для питья, как правило, непригодна. Существуют скважины с целебной водой, но они встречаются редко. Поэтому в основном вода из артезианских скважин требует, как и речная вода, серьёзной очистки. Так как вода из артезианских скважин загрязнена солями, нежелательными для употребления или вредными здоровью, то их удаляют высокоэффективными фильтрами, включая обратный осмос. Однако при этом из воды удалятся практически все соли. Чтобы компенсировать отсутствие солей, их искусственно вводят в воду после очистки.Речная вода проходит очистку на водопроводных станциях. Основные
стадии очистки - фильтрация через естественные материалы (гравий, песок) и отстаивание являются аналогом механизмов природной очистки воды. Дополнительно применяются хлорирование или озонирование, которое удаляет окисляющиеся примеси. При этом речная вода сохраняет исходный солевой состав, который является полезным.
После очистки на водопроводной станции вода, независимо от того, какую основную стадию очистки она прошла - хлорирование или озонирование - перед подачей в трубопровод насыщается газообразным хлором или в неё вводится гипохлорит. Введение активного хлора необходимо для того, чтобы обеспечить обеззараживание воды во время её движения по трубам потребителю.
Трубопроводная система городов эксплуатируется десятки лет. За это время трубы загрязнились. Загрязнения труб происходят во время аварий на водопроводных станциях, когда вода без всякой очистки подаётся в водопровод. Аварии не часты, но они всё же случаются (например, при перебоях с подачей электроэнергии).
Поэтому водопроводная вода нуждается в очистке от хлора и его соединений, а также от загрязнений, смытых водой со стенок трубы. Содержание этих примесей, как правило, находится в пределах ПДК, поэтому органы санэпидемнадзора смело говорят, что вода из водопровода соответствует нормам. Однако потребители часто отмечают неприятный вкус и запах воды, вода быстро загрязняет чайники и кипятильники. Поэтому водопроводная вода тоже нуждается в очистке от загрязнений, которые в неё попадают из труб.Таким образом, и артезианская, и водопроводная вода требуют очистки, однако исходный состав воды, более полезный для человека, имеет водопроводная вода. Её применение всегда предпочтительнее, чем артезианской. Для очистки артезианской воды используются приёмы, в корне меняющие её состав и структуру. Для очистки водопроводной воды лучше всего подходит методика, основанная на природных принципах очистки воды, происходящих в атмосфере и в поверхностном слое земли (в песке). Во всех случаях подготовку воды для питья лучше производить на месте потребления. Тогда она не будет загрязняться при транспортировке по трубам, и не будет терять свои свойства при длительном хранении.
Схема подготовки питьевой воды
В настоящее время известно много видов питьевой воды. Приготовление разных сортов воды требует применения специальных технологических приёмов обработки. Но вода практически из всех источников загрязнена. Поэтому подготовка воды для питья разделяется на два больших этапа.
Первичная обработка (удаление загрязнений) заключается в снижении содержания всех примесей до уровня меньше ПДК. Величина ПДК для каждого соединения определяется санитарными нормами [4]. Примеси воды бывают растворимые и нерастворимые. Нерастворимые примеси отделяются от воды механическими способами. Они оседают на дно сосуда, в котором вода отстаивается длительное время, либо задерживаются с помощью фильтров.
Нерастворимые примеси присутствуют в воде в виде частичек различного размера. Если эти частички слишком мелкие, они могут не оседать на дно за время отстаивания и даже пройти через фильтр. Чтобы повысить эффективность отделения нерастворимых примесей, в воду могут вводить вещества, способствующие группированию нерастворимых веществ в образования более крупных размеров.Растворимые примеси могут удаляться из воды только путём
химических или биохимических превращений. Часть растворимых примесей
может быть переведена в нерастворимые путём различных физикохимических воздействий на воду. Загрязняющее вещество может быть либо полностью разрушено, либо превращено в соединение, ПДК для которого намного больше, так что даже прежняя концентрация примесей окажется безопасной.
Примером химического превращения, очищающего воду, является окисление. Органические соединения могут полностью окисляться до углекислого газа и воды. При недостаточном количестве окислителя происходит неполное окисление, образуются промежуточные соединения. Промежуточные соединения, как правило, менее токсичны, чем исходные.
Другим примером химических превращений, очищающих воду, является восстановление. Восстановление используется, как правило, для удаления неорганических соединений. При восстановлении окислов могут образовываться соединения, выпадающие в осадок, либо газообразные продукты, улетучивающиеся из раствора.
На ход химических превращений влияет величина рН раствора. Изменяя рН, можно переводить загрязнения воды либо в нерастворимую форму, выпадающую в осадок, либо в газовую фазу. Есть соединения, которые удаляются из воды с помощью бактерий. Бактерии питаются примесями воды и успешно размножаются. Гибнущие бактерии уносят с собой всё, что они потребили. Отделяя погибших бактерий от воды, получим очищенную воду.
Этап удаления загрязнений неизбежно связан с образованием твёрдого осадка. При малой степени загрязнения и относительно малой производительности очистное устройство можно периодически промывать вручную.
В остальных случаях целесообразно применять автоматическую промывку. Промывка должна осуществляться часто, так как от грязной воды осадка накапливается много.На второй стадии (придание воде специальных свойств) вода уже не содержит много загрязнений, и устройство обработки не забивается осадком и уже не требует регулярной частой очистки.
Вода, прошедшая первичную обработку, пригодна для питья. Во многих случаях потребители ограничиваются этой первой стадией, когда свойства воды достигают уровня санитарных норм. И этого было бы достаточно, если бы окружающая среда по всем показателям тоже соответствовала санитарным нормам. Но это далеко не так. Хозяйственная деятельность человека сильно деформировала окружающую среду, и условия далеки от естественного состояния. Для компенсации большого числа неблагоприятных факторов окружающей среды нужно принимать дополнительные меры. К числу таких мер относится употребление специальных сортов воды. Поэтому второй стадией подготовки питьевой воды является придание ей целебных свойств. Эта стадия не обязательная, она не предписана санитарными нормами. В природе очистка и придание целебных свойств совмещены.
Вторичная обработка уже чистой (или почти чистой) воды
осуществляется различными физико-химическими воздействиями. В процессе этой обработки происходит доочистка воды. Однако, затраты энергии на удаление одной молекулы примеси при такой обработке намного выше, чем при первичной. Поэтому основные загрязнения должны удаляться первичной обработкой. Энергия, затрачиваемая при вторичной обработке, должна расходоваться в основном на улучшение качества воды и придание ей особых свойств.
Технологии вторичной обработки воды немногочисленны, и начинают играть заметную роль только в последнее время. В простейшем случае в воду вводятся добавки, улучшающие её свойства, корректирующие солевой состав.
Достаточно много способов воздействия на воду, влияющих, по мнению разработчиков, на её структуру. С водой действительно происходят изменения, описываемые количественно. Однако точно обосновать и рассчитать связь между воздействием и наблюдаемым эффектом не представляется возможным.
К числу видов воды, характеристики которых можно описать количественно, относится вода с положительным и отрицательным окислительно-восстановительным потенциалом. Основное внимание в книге будет уделено этим двум видам воды.