Моніторинг якості питної води міста Києва

                 2.1. Дніпровська водопровідна станція

Дніпровська водопровідна станція потужністю 100 тис. м³ на добу була

 введена в експлуатацію  в 1939 році.

                      Рис.1                                                             Рис.2 

       У 1980 році потужність зросла до 330 тис. м³ на добу. Паралельно велось будівництво Ново-Дніпровської станції. У 1984 році потужність була доведена до 600 тис. м³ на добу. Дніпровська водопровідна станція забирає воду з р. Дніпро через два водозабірні ковші, які знаходяться на 3 км нижче греблі Київської ГЕС.

      У зв'язку з катастрофою на Чорнобильській АЕС у 1988 році на р. Десна була встановлена плавуча насосна станція “Роса-300” для забору води з р. Десна і подачі її в водозабірний ківш №1 Дніпровської водопровідної станції.

Рис.3

По 8-ми сифонних водоводах  вода поступає на дві насосні станції  першого підйому і далі насосними  агрегатами подається на блок змішувачів. Для знезараження води вводиться аміак і хлор, а на блоці змішувачів для обробки вводяться реагенти — коагулянт, флокулянти. Після змішування з реагентами вода надходить на дев'ять відстійників, потім на швидкі фільтри і, пройшовши через шари фільтруючого матеріалу, збирається в камерах озонування, де за допомогою озону закінчується технологія обробки питної води. Чиста вода поступає в три резервуари чистої води загальним обсягом 40 тис. м³. Насосні станції другого підйому подають воду до міської мережі та до насосних станції 3-го підйому. Добова подача досягає 500 тис. м³.

2.2. Деснянська водопровідна станція

   У 1981 році була введена в дію перша черга Деснянської водопровідної станції потужністю 300 тис. м³ на добу. У 1965 році після модернізації потужність зросла до 380 тис. м³ на добу, а в 1972 році була введена в дію друга черга споруд потужністю 300 тис. м³. У 1986 році з введенням в дію третьої черги загальна потужність Деснянського водопроводу зросла до 1080 тис. м³ на добу.

Рис.4

 За 3 км від гирла р. Десни на лівому березі розташовано водозабірний ківш Деснянської водопровідної станції. З двох водоприймальних споруд ковша по сифонних водоводах вода поступає на насосну станцію першого підйому. Далі вода подається по 6-х напірних водоводах Д=1200-1400 мм довжиною 6,7 км на очисні споруди. У процесі очистки води застосовуються реагенти: сірчанокислий алюміній, флокулянти аніонного та катіонного типів, аміачна вода та хлор. Схема очистки води подібна до тої, що використовується на Дніпровській водопровідній станції.

2.3. Артезіанський водопровід

 Першу відому спробу буріння артезіанського колодязя в м. Києві зроблено ще у 1844 році. Тоді в одній із башт Печорської фортеці була закладена бурова свердловина. Однак води не було отримано, і тому подальше буріння свердловини припинилось у 1847 році. У зв'язку з введенням в дію у 1872 році організованого водопостачання, а у 1894 році — каналізації в центральних районах міста виникла необхідність у розширенні та поліпшенні водопостачання.

         У жовтні 1895 року було розпочато буріння першої свердловини підкрейдового горизонту, а також другої розвідувальної — під'юрського. Перша свердловина в квітні 1896 року досягла глибини 298 футів, а друга у грудні 1896 року — 674 футів. Обидві дали очікувану воду високої якості, а головне — потрібної кількості. Дебіт першої свердловини становив 7-8 тис. відер на годину, другої — близько 5 тис. відер на годину.

 З 1898 по 1908 рр. Київ мав змішане водопостачання. У цей період недостачі питної води місто не відчувало. У 1908 році місту подавалось 1500000 відер чистої артезіанської води на добу з 20-ти артезіанських свердловин з дебітом 1700000 відер на добу. З часом кількість артезіанських свердловин постійно збільшувалася — відповідно збільшувався їх дебіт. Тепер комплекс споруд артезіанського водопроводу нараховує 371 артезіанську свердловину, 34 насосних водопровідних станції, 25 підкачуючих насосних станцій, 165 бюветів. Загальна потужність артезіанського водопроводу складає 360 тис. м³ на добу.

 Артезіанське водопостачання здійснюється з підземних водоносних горизонтів сеноман-келовейського та середньоюрського відкладень, надійно захищених багатометровими товщами водонепроникних які експлуатує ВАТ “АК “Київводоканал”, сягає 90— 320 метрів.

  Система артезіанського водопостачання побудована таким чином, що вода групи свердловин, розташованих поряд, надходить по водоводах спочатку до резервуарів чистої води, знезаражується невеликими дозами хлору чи гіпохлориту і подається насосними станціями другого підйому до загальної водопровідної мережі міста.

                    РОЗДІЛ  III. Основні характеристики якості води

       Для характеристики якості води користуються рядом показників, які ділять на наступні групи: органолептичні, фізичні, хімічні, токсикологічні та бактеріологічні.

Органолептичні показники визначаються за допомогою почуттів людини. До них перш за все відносяться запах, колір та смак води. Ці показники прийнято оцінювати по бальній шкалі. Оцінку дають спеціально підготовлені для цих цілей експерти.

До фізичних показників відносяться її температура, мутність, вміст зважених часток та інші.

         Хімічні показники включають кислотність або лужність води (показник рН), жорсткість, сухий залишок, наявність різних розчинених елементів та розчинених газів, здатність до окислення тощо.

 Бактеріологічними показниками є колі-індекс і колі-тітр, що характеризують зараженність води патогенними мікроорганізмами (кількість кишкових паличок в одному літрі води або об”єм води, в якому знаходиться одна паличка).

 Питна вода не повинна містити сірководень і метан, що надають їй неприємний запах і смак. Вміст магнію і кальцію обумовлює жорсткість води. Загальна жорсткість повинна бути не менше 7 мг/л, а в особливих випадках до 10 мг/л. Для пиття може використовуватись відносно жорстка вода, через те, що вміст солей кальцію і магнію не шкідливий для здоров'я людини. Однак в дуже жорсткій воді погано розварюється м'ясо і овочі, прання білизни пов'язане з додатковою витратою води та миючих засобів, тканини зношуються, фарби тьмяніють.

 На екологічну якість  води впливають й інші органолептичні  показники, а саме: запах, смак, прозорість, мутність. Вони не тільки впливають на естетичне сприймаття, але й сприймаються людиною як доказ вмісту в воді шкідливих для її здоров'я речовин. Вимоги до таких органолептичних властивостей води наступні: запахи і смаки повинні бути не більше 2 балів, кольоровість менше 20 градусів, прозорість більше 30 см, мутність менше 2 мг/куб. дм.

Чиста вода при малому шарі води - безкольорова, при великому - має блакитний відтінок. Решта  відтінків кольору вказує на вміст  домішок. Так, солі заліза зафарбовують воду в червонуватий (іржавий) відтінок, дрібні частинки піску та глини - в жовтий. Гумусні речовини (продукти розпаду трави, листя, кори і інше) надають воді кольри від жовтого до коричневого. Чиста вода не має смаку. Смак їй надає забруднення. Розрізняють 4 види смаку: солоний, гіркий, кислий, солодкий. Солоний смак води залежить від хлоридів натрію, гіркуватий - хлоридів магнію, кислий - надлишку кислот, солодкуватий - органічних речовин.

          Важливим екологічним показником є прозорість води, від якої залежить інтенсивність фотосинтезу, глибина проникнення світла в товщу води. Прозорість тісно пов'язана з мутністю, тобто з вмістом завислих мінеральних частинок.

 Для питної води оптимальною є її темпераптура від 8 до 15°С. Вода з більш високою температурою не має освіжаючої дії на організм людини і погано тамує спрагу. Вода з більш низькою температурою може бути причиною застудних захворювань (ангіна, грип, бронхіти).

Важливим в екологічному значенні є і водневий показник рН природної води. Водневий показник або концентрація вільних іонів водню визначає ступінь кислотності або лужності води. При значенні рН від 6,5 до 7,5 води нейтральні, нижче - кислі, а вище - лужні. Більшість поверхневих вод суші має нейтральну або слабокислу реакцію (рН від 6,0 до 8,0). Чітко виражену кислу реакцію мають болотні води. При рН менше 5,5 в прісних водоймах починає зменшуватись видова різноманітність гідробіонів, набувають розвитку грибки.

          Токсилогічні властивості визначаються за вмістом азоту (аміаку, нітратів, нітритів), фтору, СПАВ, фенолу, ціанідів, міді, свинцю, цинку, хлору, нікелю, цезію-137 та стронцію-90. Використання води із концентрацією шкідливих речовин більше ГДК в 3 - 5 разів може призвести до виникнення початкових хворобливих симптомів серед населення через 1 - 2 місяці; в 10 разів - через 2 - 4 тижні; в 100 разів - через декілька діб. Специфічна дія на організм людини нітратів. Для нітратного азоту встановлена велика ГДК - 10 мг/куб. дм., оскільки самі по собі вони не шкідливі для людини. Однак під дією деяких кишкових бактерій при високих дозах нітрати можуть перейти в нітрити – отруйну речовину, що сполучаючись з гемоглобіном крові переводить його в форму мет-гемоглобіну, що перешкоджає проникненню кисню по кровоносній системі організму.

РОЗДІЛ IV. Джерела забруднення питної води.

Забруднення питної води поділяються на :

• мінеральні (пісок, глина, руда, солі, кислоти, луги та інші);
• органічні (залишки рослин та тварин, фізіологічні виділення людей та тварин);
• бактеріальні (викиди біофабрик, підприємств мікробіологічної та харчової промисловості, що мають в своїм складі збудників захворювань);
• радіоактивні (радіонукліди природного та штучного походження);
• теплові (гарячі стічні води).

         В залежності від фізичного стану забруднення діляться на нерозчинні, колоїдні та розчинні.

        Основними джерелами забруднення поверхневих та підземних вод є промислові та побутові стічні води, а також стічні води сільськогосподарських підприємств і різноманітних суден.

                                                         Графік 6.

            З графіка 6 видно, що скидання забруднюючих речовин у поверхневі води з часом зменшились.

         Дванадцять підприємств м. Києва здійснюють скид стічних вод після технологічних процесів безпосередньо у водні об'єкти. Із зворотними водами у водні об'єкти, а тоді у Дніпро потрапляють такі забруднюючі речовини як азот амонійний, алюміній, мідь, хлориди, хром, цинк тощо.

         Головними забруднювачами водних об'єктів є три підприємства —Державне комунальне підприємство “Міжнародний аеропорт “Київ” (Жуляни), Дніпровська та Деснянська водопровідні станції акціонерної компанії “Київводоканал”.

Слід зазначити, що останні  підприємства скидають ті забруднюючі речовини, які перед цим були вилучені з води в процесі її очищення для питних потреб.

Побутові стічні води в середньому вміщують до 60 % забруднень органічного походження та до 40 % - мінерального. Серед цих речовин особливо небезпечними являються поверхово активні речовини, які досить широко використовуються в побутових умовах.

 Стічні води сільськогосподарських підприємств включають такі забруднення як пестициди, мінеральні добрива, бактеріальні забруднення тощо. Найбільш небезпечними серед них є пестициди, що потрапляють в водоймища з дощовими та талими водами, під час проведення авіа- та наземної обробки сільськогосподарських угідь і лісів.

         Для стічних вод суден характерна значна бактеріальна забрудненість, а також забрудненість нафтою та продуктами її переробки.

В підземні води забруднення  проникають в місцях зберігання промислової  продукції та відходів виробництва, в місцях акумулювання комунальних  та побутових відходів, з сільськогосподарських  угідь, на яких використовують добрива та пестициди, через поверхневі води, зв’язані з водоносними горизонтами, та іншими шляхами.

                              РОЗДІЛ  V. Методи очистки питної води

Існують різні методи очищення води, що приводять її до норм, які встановлені СанПіН. Слід зазначити, що застосовувана на станціях водопідготовки Києва технологія очистки води вельми застаріла: спочатку вода інтенсивно хлорується з метою боротьби з планктоном та колоніями водоростей, потім обробляється коагулянтом, відстоюється, фільтрується через піщані фільтри, знову хлорується і подається у водопровідну мережу. Проте хлорування природної води, яка містить грами біомаси бактерій, мікроводоростей і безхребетних тварин в 1м3, призводить до їх загибелі, руйнування і виходу додаткової кількості органічних речовин, у тому числі фенолів, до їх перетворення на хлоровані сполуки, що вирізняються високою токсичністю і мутагенністю для живих істот. Нерідко до цього додаються ще й неприємні запахи (рибний, пліснявий тощо) і присмаки, викликані деякими водоростями і мікроорганізмами, що розвиваються як у самих водоймах, так і на фільтрах станції водопідготовки. Іноді це явище настільки спотворює якість води, що нею користуватися неможливо. До того ж, слід підкреслити, що обробка води вільним хлором не тільки не гарантує повної дезинфекції, але й, як уже говорилося, призводить до утворення різноманітних хлорорганічних молекул, біологічна активність яких може перевищувати активність вихідних речовин. Чим менший вміст у воді розчинних органічних речовин, тим більше шансів отримати якісну питну воду, вільну від біологічних домішок.

 Не набагато кращим з санітарно-гігієнічного погляду є і спосіб озонування води при її водопідготовці. Дослідження показали, що навіть значні дози озону      (а це пов’язано з великою кількістю електроенергії) не спроможні забезпечити глибокого окислення розчинних у воді органічних речовин, а призводять до виникнення „букету” проміжних продуктів озонолізу, які нерідко є токсичними і можуть негативно діяти на організм, а також збільшують її кольоровість.За умови забезпечення належної підготовки, найкраще відповідає фізіологічним потребам людини вода поверхневих водойм, джерел, криниць, яка постійно перебуває в контакті з міріадами мікроорганізмів, очищується та кондиціонується ними. Хімічний склад і співвідношення хімічних елементів у цій воді максимально наближаються до таких у живих організмах. Проте очистити воду з поверхневих водних джерел до належної кондиції вельми непросто. Діючий нині державний стандарт на господарсько-питну воду вимагає дотримання жорстких нормативів на можливу присутність механічних, хімічних і біологічних домішок, які можуть негативно вплинути на здоров’я людини. Вміст згаданих домішок у воді не повинен перевищувати гранично допустимих концентрацій (ГДК). З цією метою питна вода перевіряється на смак, запах, колір, кислотність, наявність органічних та інших речовин. Стандартом регламентується вміст у ній хімічних речовин, що можуть викликати шкідливу дію на організм людини. Ці речовини зустрічаються у природних водах або додаються до них у процесі підготовки на водогонах. 

                                         Попереднє очищення води

 Якщо для приготування  питної води використовуються  поверхневі і підземні води, то  відбувається проведення ретельного  попереднього очищення:

• первинне відстоювання – застосування реагентів, залежно від складу початкової води.
• коагуляція (тобто введення у воду, що обробляється солей алюмінію, заліза або поліелектролітів), для укрупнення зважених і колоїдних частинок і переходу їх у фільтровану форму.
• механічне очищення води за допомогою фільтрування. Очищення води за допомогою фільтрування застосовується для самих різних цілей.

      Для очищення води, що подається із громадських водопровідних мереж, як правило, застосовується тонке фільтрування з використанням, як елементів очищення, сіток і картриджів із ступенем фільтрації від 5мкм до 1см, залежно від рівня забруднення.

Очищення води від заліза

       Типова картина, яка спостерігається при підйомі залізистої води з свердловини, така: спочатку вода, тільки-но викачана зі свердловини, абсолютно прозора і здається чистою, але проходить декілька десятків хвилин і вода каламутніє, набуваючи специфічного рудуватого кольору. Наявність заліза можна визначити і на смак.

       Починаючи з концентрації 1,0-1,5 міліграм/л вода має характерний неприємний металевий присмак. Ігнорування проблеми заліза у воді призводить до втрати «білизни» ванн і раковин, виходу з ладу імпортної сантехніки, появи в системі водопроводу залізобактерій, корозії труб. У системі гарячого водопостачання проблеми, зумовлені підвищеним вмістом заліза, зростають у декілька разів. Під час концентрації у 0,5 міліграм/л відбувається інтенсивна поява пластівців, створюючи рихлий шлам, який забиває теплообмінники, радіатори, трубопроводи, зменшуючи їхню прохідну здатність.

           За санітарними нормами вміст заліза в питній воді не повинен перевищувати 0,3 міліграм/л. У підземній же воді вміст його коливається в межах від 0,5 до 20 міліграм/л. 
         Вирішення проблеми очищення води від заліза є досить складним і комплексним завданням, у зв'язку з цим навряд чи можливо встановити які-небудь універсальні правила очищення.

     Частіше за все при очищенні води від заліза використовуються наступні методи:

• аерація, тобто нагнітання повітря і інтенсивний процес окислення в ємності.
• оброблення води сильними окислювачами – озон, гипохлорит натрію, перманганат. калію.
• фільтрування через модифіковане завантаження (пропускання води через матеріали для видалення заліза, які здійснюють не тільки очищення води від окисленого заліза (осаду), але і від розчиненого заліза за допомогою хімічної взаємодії). 
                                Очищення води від солей жорсткості

         З жорсткою водою стикалася, напевно, кожна людина, досить пригадати  про накип у чайнику. Чай і каву теж краще заварювати м'якою водою. 
        Жорсткість води залежить від загального вмісту в ній розчинених солей кальцію і магнію. Гідрокарбонати кальцію і магнію утворюють карбонатну або тимчасову жорсткість води, яка повністю усувається під час кип'ячення води протягом години. В процесі кип'ячення розчинні гідрокарбонати переходять у нерозчинні карбонати, що випадають у вигляді білого осаду або ж накипу. Солі сильнодіючих кислот, наприклад, сульфати і хлориди кальцію і магнію – утворюють некарбонатну або постійну жорсткість, що не змінюється під час кип'ячення води.

Жорсткість прісних  природних водоймищ змінюється протягом року, мінімальною є вона в період паводку. Артезіанська вода, як правило, жорсткіша за воду з поверхневих джерел.

       У деяких випадках жорсткість може створювати проблеми. Приймати ванну, мити посуд, прати, мити машини – для цього жорстка вода менш ефективна, аніж м'яка. 
        І ось чому:

• При використанні м'якої води витрачається в 2 рази менше миючих засобів; 
• Жорстка вода, взаємодіючи з милом, утворює «мильні шлаки», які не змиваються водою і залишають негарні розмиви на посуді і поверхні сантехніки; 
• «Мильні шлаки» також не змиваються з поверхні людської шкіри, забиваючи пори і покриваючи кожну волосинку на тілі, що може спричинити появу висипу, роздратування, свербіння.

• Під час нагрівання води, солі жорсткості що містяться  в ній, кристалізуються, випадаючи  у вигляді накипу. Наслідок накипу – 90% відмов водонагрівального устаткування. Тому до води, що нагрівається в казанах, бойлерах і т.п., висуваються вимоги по жорсткості на порядок вищі. Для різних марок казанів жорсткість не повинна перевищувати 0,01 – 0,05 мг-экв/л.

• У багатьох промислових  процесах солі жорсткості можуть вступити в хімічну реакцію, створивши небажані проміжні продукти.

         У тих випадках, коли вода надто жорстка і її необхідно пом'якшити, застосовують наступні методи очищення води:

• термічний – його основа: нагрівання води
• дистиляція або вимороження
• реагент ний
• іонообміну
• зворотний осмос
• електродіаліз
• комбінований – різні поєднання перерахованих методів.

                      Поліпшення органолептичних показників води

      Поліпшення органолептичних показників води проводиться на активованому вугіллі, найчастіше застосовується на одному з останніх ступенів очищення і є одним з класичних способів отримання питної води. Практично кожна бутильована вода проходить через вугільний фільтр. Таке додаткове очищення води необхідне в тих випадках, коли потрібно усунути незначні порушення показників кольоровості, смаку і запаху води. Активоване вугілля також використовується для очищення муніципальної водопровідної води від хлору і хлоровмісних з'єднань. Ефективність активованого вугілля пов'язана з його високою сорбційною ємністю, збільшеною за рахунок оптимального розміру гранул.

                                                          Знезараження 
          Знезараження питної води має важливе значення в загальному циклі очищення води і застосовується майже скрізь, оскільки це останній бар'єр на шляху передачі бактерійних і вірусних хвороб. Знезараження води є останнім етапом підготовки питного води. Використання для пиття поверхневої води в більшості випадків неможливе без знезараження.

          Звичайними методами знезараження при очищенні води є:

- хлорування шляхом додавання хлору, діоксиду хлору, гипохлорита натрію або кальцію;

- озонування води;

- ультрафіолетове опромінювання.

Підраховано, що ми використовуємо для приготування їжі та пиття  лише близько 1% комунального споживання води. Але, навіть якщо станції підготовки питної води якісно очистять її, то транспортування питної води по старим трубопроводам, більшість яких знаходяться в аварійному стані, призведе до її забруднення, а про нову мережу тільки для питної води годі навіть і мріяти.

Тому, як то кажуть: „Спасіння  потопаючих – діло рук самих потопаючих”.    І нам, споживачам, необхідно самим подбати про доочищення питної води.

       Ще зовсім недавно вважалось, що всі шкідливі домішки можна видалити з води шляхом її кип’ятіння. Зараз уже всі знають, що цей процес дозволяє тільки дещо пом’якшити та знезаразити воду. Тому необхідно використовувати спеціальні пристрої, які базуються на більш ефективних процесах. В таблиці для порівняння наведені дані з ефективності очищення води за існуючими на теперішній час технологіями:

Таблиця 1.   Порівняльна таблиця способів доочищення питної води

я 2.

          З наведених даних зрозуміло, що найбільш ефективною для доочищення питної води від шкідливих розчинних домішок та бактерій і вірусів є адсорбція їх на активованому вугіллі, доповнена знезараженням води ультрафіолетовим промінням.

Забрано води

Використано води

Річковий басейн

з поверхневих джерел

з підземних джерел

разом

проми- словість

Сільське госпо- дарство 

комунгосп

зрошення 

рибо- розведення

Інші галузі

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

Разом по місту 

Роки 

2004

785,7

88,84

874,5

365

2,126

400,8

0,017

0,659

8,298

2005

828,3

87,07

915,4

466,1

1,996

346,1

0,004

0,664

9,436

2006

826,94

87,26

914,2

465,2

1,653

340,3

0,032

0,657

9,9

2007

826,9

84,81

911,7

406,9

1,082

499,9

0,031

0,612

3,18