ИсточНики питьевой воды

Содержание страницы

Источники воды

Водоснабжение дома состоит из источника воды, системы подачи воды, фильтров и сантехнических приборов в доме. Самый хороший источник воды — артезианская скважина глубиной от 100 м. Но получить разрешение на сооружение такой скважины очень сложно и дорого. Поэтому обычно бурят одну такую скважину на целый поселок. Дальше вода накапливается в водонапорной башне и подается на участки (в дома) по летнему (надземному) или нормальному (подземному) водопроводу.

Водоснабжение представляет собой систему сложных сооружений для забора воды из природных источников, очистки ее, хранения необходимых запасов и подачи потребителю воды соответствующего качества.

Источники водоснабжения делятся на поверхностные и подземные. К поверхностным источникам, которые могут быть использованы в целях водоснабжения, относятся реки и водохранилища. К подземным источникам относятся воды почвенные и грунтовые, межпластовые (артезианские) и родники (ключи).

Вода из поверхностного источника содержит различные примеси — минеральные и органические вещества, а также бактерии. К минеральным примесям относятся частицы песка, глины, ила, растворенные в воде соли, железо, к органическим — гниющие вещества растительного и животного происхождения. Появление в воде бактерий — возбудителей разных болезней — связано с попаданием в реки и озера сточной воды из жилых поселков и городов. Речные воды, как правило, содержат большое количество взвешенных веществ, особенно в период паводков, а также органических веществ, микроорганизмов, в том числе болезнетворных бактерий, и небольшое количество солей. Санитарные качества речной воды часто бывают низкими, вследствие загрязнения ее поверхностными стоками. В водохранилищах вода содержит меньше взвешенных частиц, но она недостаточно прозрачна. Воды пресных озер большей частью прозрачны, но иногда бывают загрязнены поверхностными стоками.

Подземной является значительная часть воды, выпавшей на землю в виде осадков и просочившейся сквозь почву. Она проникает вглубь земли, растворяет отдельные породы и заполняет поры между частицами водоносных пластов и свободное пространство до водонепроницаемых грунтов: глины, гранита и мрамора. Подземные воды залегают на различной глубине.

Верховодка — подземные воды, которые накапливаются в верхних слоях почвы, неровностях и углублениях водонепроницаемых грунтов и не образуют сплошного водоносного слоя. Верховодка обычно встречается на небольшой глубине и используется для устройства сельских срубовых колодцев, используемых для поливов садов и огородов. Вода в колодце стоит на одном уровне с водой в грунте. В летний период колодцы иногда могут пересыхать. Верховодка легко загрязняется поверхностными стоками и непригодна для водоснабжения загородного дома.

Грунтовые (безнапорные) воды залегают в сплошном водоносном слое, под которым находится верхний водонепроницаемый слой грунта. Вода в питьевых срубовых деревенских колодцах, прорытых в водоносном слое, стоит на том же уровне, что и вода в водоносном слое. Эта вода может быть использована для водоснабжения. Колодцы опущенные в водоносный слой пересыхают крайне редко.

Артезианские (напорные) воды находятся в глубоких водоносных слоях, которые залегают между водонепроницаемыми грунтами. По сути, это уже не озеро, а река или море воды. Если в водоносном слое присутствует большое давление — вода из скважины бьет фонтаном.

Ключевые воды — это грунтовые воды, которые находят естественный выход на поверхность земли. Ключи бывают нисходящие, когда выходят на земную поверхность сверху в результате обнажения водоносных пластов, например, на склонах оврагов и балок, и восходящие, когда они выходят на земную поверхность снизу из напорных слоев.

Вода, применяемая для хозяйственно-питьевых нужд населения, должка удовлетворять следующим санитарно-гигиеническим требованиям: быть прозрачной, невредной для здоровья, не содержать болезнетворных бактерий, не иметь запаха и привкуса. Этими качествами обладает вода подземных источников (ключи и особенно «артезианские» воды). Такая вода может быть подана потребителям без очистки. Однако подземные источники часто содержат много солей и обладают значительной жесткостью. Воды подземных источников с растворенными солями кальция, хлористого натрия, извести называются жесткими; они требуют умягчения, т. е. удаления излишнего количества растворенных солей (жесткая вода подземных источников — скорее правило, нежели исключение).

Источник водоснабжения должен иметь мощность, достаточную для удовлетворения потребности жилого дома не только на ближайшее время, но и на много лет вперед.

Загрязнение питьевой воды: источники и последствия

Прозрачная, красивая, без запаха вода из крана еще не означает, что в ней ничего лишнего нет. Хотя хорошая питьевая вода редко бывает в кранах коммунального хозяйства. Только если это частное коммунальное хозяйство, то потребитель не увидит у себя на столе загрязненную питьевую воду.

Причины образования грязной питьевой воды

Судя по логике, некачественной грязной питьевой воды в кране быть не должно. Да и современные законы таковы, что вода, поступающая на стол конечному потребителю, считается нормальной, Но в современных реалиях загрязненние питьевой воды, хоть и звучит грубо, но по факту встретить ее в квартире можно. Просто раньше образованию известкового налета не придавали особого значения. Да и вред не казался таким критическим. Сегодня, когда так много тонких производств, пользоваться такой грязной водой означает конец бизнеса, производства. Конкуренции такая продукция не выдержит.

Откуда в частном доме может появиться грязная питьевая вода? Ведь частные владения подразумевают в некоторых случаях собственное водоснабжение. Кстати, всего источников питьевой воды для частного дома несколько:

И теперь о причинах появления грязи в питьевой воде.

Изменение состава воды из подземных источников

Разрушение комплектующих водоносной системы

Если потребитель получает грязную воду из крана в квартире, то тут причина явно во вторичном загрязнении. Есть ли разница между тем, чего боится питьевая вода и чего боится вода техническая? Ведь во многом именно эти требования определяют выбор очистителей воды. Если говорить более обобщенно, то разницы в процессах, наборе приборов особой нет. Все углубляется скорее особенностями.

Так, питьевой воде требуется идеальное умягчение, технической воде требуется такое умягчение, которое не позволит откладываться накипным отложениям. Вроде бы один и тот же аспект, а нюансы разные. То есть питьевая вода должна быть полезной и не отравляющей для организма, а техническая должна быть безопасной для оборудования.

Чего в таком случае от воды хотят главные инженеры крупных производств? Здесь свой отпечаток накладывает отрасль. Если это пищевая промышленность, то понятно, что все высочайшие требования к питьевой воде остаются, плюс еще добавляется необходимость в поиске какого-то конкурентного преимущества, которое бы помогло сделать, например, свою питьевую столовую воду лучшей на рынке.

Есть еще теплоэнергетика. Здесь царь и Бог – если можно так выразиться – котел. И для него крайне важно, чтобы на стенках оборудования не откладывалась накипь. И этого нужно избежать любыми возможными способами.

Но вернемся к источникам и последствиям загрязненния питьевой воды. Что должно напрячь потребителя? На чем, основываясь он должен задуматься о том, что ему нужно срочно проверить загрязненную воду, и что такую воду пить не рекомендуется, как минимум. Самое простое – изменение цвета, вкуса и запаха. Вторая особенность проявляет себя при отстаивании или наливании воды в чашку. Если хоть как то дал о себе знать белесый налет на кромке воды, белые взвеси, слегка мутноватый цвет, то в воде могут быть либо лишние соли железа, либо лишние жесткие соли. И спустя месяц другой начнутся проблемы. Поверхности начнут обрастать налетом. Мало того, что он некрасивый и неэстетичный, с ним ужасно пить кофе или чай, этот налет блокирует передачу тепла любым бытовым водогрейным прибором. Лишние железные соли испортят поверхности, они постепенно начнут кародирровать, не говоря уже о вреде, который непременно проявит себя на человеческом здоровье.

Пользователи в основной массе своей считают, что определить загрязнения можно и на глаз. Тем более, что накипь ни с чем не спутаешь. В результате покупают дорогущие мощные приборы. Когда на самом деле больше надо было позаботиться об обезжелезивании, а не умягчении. Так, что экономить на проверке состава воды нельзя. Он содержит в себе слишком много важной информации.

Очень часто путают хлористость и жесткость воды. В таком случае нужен фильтр, который устранит источники хлора и сделает воду более мягкой. Например, обратный осмос очень хорошо работает в таких случаях. Потому экономия на фильтрующей системы для потребителя чревата последствиями. Это экономия на собственном здоровье! Которое у человека одно. Застраховать свое здоровье, хотя бы изнутри можно и путем постоянной покупки системы очистки питьевой воды. Но в деньгах установка умягчителя будет стоит меньше. Да и окупит он себя за годик-другой, в зависимости от мощности.

Устранение загрязнений

Бороться с основными последствиями загрязненной питьевой водой можно только одним способом – очищать ее от любого вида примесей. Правда, можно еще источник воды поменять, но там будут другие примеси. Итак, первое, что может быть источником грязи – это твердый мусор, откуда он может взяться непосредственно в питьевой воде? Простой пример – вода колодезная. Вода в нем вполне может содержать мелкие камешки, осколки бетона, песок. Последствия – износ горла колодца и фильтрующей подушки. Кольца бетона начинают разлагаться, стыки от долгого использования размывает, и они начинают крошится. И как результат питьевая вода с кусочками бетона.

Устранить такую вредность можно механическим фильтром. На сколько бы больше не становилось твердого мусора в воде, механический фильтр с помощью решеток или с помощью фильтрующей засыпки устранит твердые примеси почти любого размера. Но их количество будет увеличиваться, если ничего не делать. Да и разложение стыков приведет к появлению бактериального разложения. Что тоже положительным сдвигом не назовешь. Потому нужно решать суть проблемы и ремонтировать колодец.

Если в воде появился неопределенный химический осадок, вода стала дурно пахнуть, то нужно проверить состояние подземных вод. Не зря ведь рекомендуют в частном доме, хотя бы раз в полгода проверять состав воды. По прошествии времени он может меняться. Во-первых, сосед может рядом с участком проложить свой водопровод или соорудить отвод канализации. Потом могут произойти изменения грунта. Сдвинуться подземные пласты, сойдет какая-то порода, и соли металлов начнут поступать в воду, которая раньше была чистой и хорошей.

Следующие, не такие уж редкие источники загрязнения питьевой воды – бактериально-вирусное заражение. Здесь больше причин как раз в соседе или же в обработке почв отравляющими веществами на близлежащих территориях. Но в этом случае, скорее всего, дезинфектор не поможет. Нужно искать новый источник воды из другого потока. Здесь очень много зависит от правильного определения причины. Если это явление временное, то возможно обеззараживатель и поможет. Но использовать реагентный очиститель для питьевой воды нельзя. Так что придется потратить на тот же ультрафиолетовый облучатель, который хорошо устраняет большое количество бактерий. А вот с вирусами состояние похуже. Но и старый добрый хлор никто не отменял.

И более всего питьевая вода испытывает трудностей с жесткостью. В этом случае нужно знать меру. Естественные минералы важны для многих естественных механизмов в организме. И устранить их полностью означает опять-таки навредить здоровью. Вот почему еще нельзя покупать фильтры без анализа. Легко ошибиться с дозой умягчения.

Для водоподготовки питьевой воды можно использовать два вида фильтров, и они считаются самыми удобными и практичными. Это катионный смоляной фильтр, но с ним много хлопот, при забивании фильтра и обратноосматчиеский прибор тонкой очистки. Но тут другая проблема в качестве умягчителя этот прибор проигрывает смоляному. Правда, ему проигрывают абсолютно все фильтры. Но тут уже все зависит от вкусов хозяина. Кому то больше нравится вода из кувшина, где стоит фильтр. А другие вполне могут пить воду, отфильтрованную через многоступенчатый обратный осмос.

Катионный обмен весьма прост в применении. Естественная реакция обмена при контакте солей жесткости и смоляного фильтра. Насыщенный натриевыми солями, картридж легко с ними расстается. Соли жесткости остаются внутри прибора, и на выходе – мягкая вода. Если умягчение недостаточное. Можно прогнать загрязненную питьевую воду еще раз через тот же фильтр. Если степень известковости высокая, то картридж придется поменять уже через месяца три. Он стоит все-таки дорого. Да и морока с постоянными переустановками потребителей не вдохновляет.

У обратноосматической установки принцип работы другой. Там происходит фильтрация примесей, хоть и на практически ионном уровне. Преграда мембрана, через которую продавливают грязную воду под давлением, Но поскольку мембрана субстанция тонкая и впечатлительная, то воду без предварительных чисток сюда запускать нельзя. Могут быть поломки и серьезные. Очень тонкий механизм очищения. Любая крупноватая молекула может повредить мембрану и ее придется менять. Так, что устранить грязь в питьевой воде хлопотно, но осуществимо.

Природные источники условно чистой питьевой воды

Начиная рассказ о природных источниках воды, стоит пояснить, почему в заголовок статьи мы внесли определение «условно». Дело в том, что по-настоящему чистой питьевой воды на Земле осталось крайне мало, и количество таких источников с каждым годом неуклонно сокращается. Но оставим наше малоприятное для человечества вступление, и перейдем непосредственно к самой теме нашего разговора, отметив примерное количество питьевой воды на нашей планете. По подсчетам ученых-экологов, доля пресной воды на Земле составляет всего 3%, большая часть которых — это горные и покровные ледники, встречающиеся на Северном и Южном полюсах, а также в ряде северных регионов, в частности в Гренландии, которая считается одним из крупнейшим мест залегания чистой питьевой воды на планете. Остальная, условно пригодная для питья вода сосредоточена в реках и озерах, а также в поверхностных и подземных водах, которая добывается с помощью пробуренных скважин на воду. Также, незначительная доля пресной воды приходится на атмосферные осадки. Однако, какими бы большими запасами воды не обладали реки и озера, в общей своей массе, использовать ее для питье без предварительной очистки невозможно, ибо хозяйственная деятельность человека зашла так далеко, что практически все подобные источники питьевой воды на Земле давно уже загрязнены не просто вредными, а даже опасными для здоровья людей веществами. Поэтому, в большинстве случаях, для водообеспечения населения используются поверхностные и подземные воды, о которых мы поговорим подробно, коснувшись в заключении статьи способов добычи пресной воды из айсбергов и опреснения соленой морской и океанской воды.

Поверхностные источники

Поверхностными источниками называют реки и озера, на долю которых приходится всего 0,01% от объема всей пресной воды на Земле. При этом, большая ее часть находится в реках, и только 1,47% приходится на озера. Большинство рек на планете имеют такое течение, что обеспечить подачу воды из них естественным способом не представляется возможным. Поэтому, многие из них перекрыты плотинами, образующими искусственные открытые резервуары для хранения пресной воды, которые в ряде случаев используются для производства электроэнергии, которая вырабатывается при сбрасывании воды из хранилищ на турбины. В мире не так-то и много рек, которые способны обеспечить сброс больших объемов воды за единицу времени. К ним относятся: в России — Енисей, в Южной Америке — Амазонка, в США — Миссури и Миссисипи, в Южная Азия — Брахмапутра и Ганг, в Китае — Янцзы, в Африке — Конго (Заир). На втором месте по значимости, в качестве источников питьевой воды, после рек и водохранилищ, стоят озера, которые суммарно вмещают до 125 тысяч кубических километров воды. Помимо подачи воды из них непосредственно на бытовые нужды, часть пресной воды из озер идет на обеспечение хозяйственной деятельности человека — это орошение сельскохозяйственных угодий, выращивание рыб, промышленное, а чаще всего — пищевое, производство и т. п. Иногда, бесконтрольный забор пресной воды из озер, которые так быстро, как реки не могут восполнить ее запас, приводит к полному пересыханию озер. Ярким примером служит Аральское море, которое является по сути озером, и уже практически исчезло с поверхности Земли. Также, встречаются ситуации, когда образуются новые пресные озера, например, в результате сейсмической активности, но такие случаи довольно редки.

В отличии от рек, значительную часть которых питают множество небольших ручейков и родников, даже в «благополучных» озерах в течении года возможны значительные колебания уровня воды. Это связано с различными факторами, основными из которых являются: увеличение естественного сброса воды через вытекающие из водоемов реки, испарение воды и просачивание ее в грунт. Однако, если озеро «здоровое», то, как правило, до критических отметок уровень воды не падает, и водоем пополняется за счет атмосферных осадков, а также впадающих в него рек и родников. Этот процесс длится тысячелетиями, и ряд довольно старых озер на Земле в скором времени утратят свой потенциал, как естественные резервуары пресной воды. Дело в том, что в результате испарения воды, в таких водоемах постепенно накапливаются соли, процент которых в определенный момент становится настолько высоким, что пресное озера превращается в соленое, а значит использовать воду из него для питья уже невозможно. Конечно, можно при заборе воды из таких водоемов пропускать ее через специальные установки-опреснители. Но как показывает практика, внедрение такого оборудования делает получаемую пресную воду настолько дорогой, что ее опреснение не рентабельно. Что касается болот с пресной водой, которые по сути являются ближайшими родственниками озер, то их потенциал, как источников пресной воды, используется очень слабо. Ученые полагают, что в ближайшем будущем, проблема пресной воды станет такой острой, что болота, о консервации которых необходимо думать уже сегодня, будут одним из источников питьевой воды.

Подземные источники

По самым приблизительным подсчетам, около 98% всей пресной воды на Земле находится в ее недрах. Причем, почти половина от ее объема залегает на глубинах, превышающих 800 метров, что делает ее добычу крайне затратной, а в некоторых случаях, вообще невозможной. А те 50%, которые доступны, так бездумно отбираются, что если кардинально не исправить ситуацию, то уже через 40-50 лет, человечеству придется бурить скважины глубиной более километра, чтобы обеспечить себя питьевой водой. Примером могут служить подземные воды пустыни Сахара, объем которых, по последним подсчетам, составляет до 625 тысяч кубических километров. Но беда в том, что область их залегания такова, что пополнение подземного резервуара естественным путем не происходит, а откачка идет весьма интенсивно. Кроме этого, недавние геологические процессе в данной местности привели к тому, что подземные воды стали выходить на поверхность в виде родников, только небольшая часть которых приходится на места компактного проживания людей. Остальная же вода, в буквальном смысле уходит в песок. Как поясняют ученые, это происходит потому, что огромный пресный резервуар под Сахарой представляет собой несколько крупных озер, поверхность которых, после подвижек земной коры, пересеклась в некоторых местах с поверхностью Земли. От чего и образовались родники и даже артезианские источники, особенно там, где вода оказалась под значительным гидростатическим давлением. Когда воды в недрах Сахары не станет вообще, сказать точно нельзя, но что этот момент не за горами, об этом экологи говорят наверняка. Ко всему прочему, не помешало бы подобную воду пропускать через бытовые фильтры, но это не всегда возможно.

Добыча подземных пресных вод идет намного большими темпами, чем это было возможно еще лет 20-30 назад. И связано это с появлением высокотехнологичной буровой техники и мощных насосов для подъема воды с больших глубин, что позволяет добывать за единицу времени значительные объемы воды. Однако, в некоторых регионах планеты, растущее потребление воды несет с собой негативные последствия. Дело в том, что подземные резервуары практически не пополняются водой естественным путем, и ее откачка приводит к снижению уровня воды, что влечет за собой увеличение расходов на ее добычу. Более того, в местах, где подземные резервуары полностью истощены, наблюдается проседание земной поверхности, что делает невозможным дальнейшую ее эксплуатацию, например, в качестве сельскохозяйственных угодий. В прибрежных районах ситуация складывается еще драматичней. Опустошенные водоносные горизонты, даже те, воду из которых можно извлекать еще в течении нескольких лет, смешиваются с соленой морской или океанической водой, что приводит к засолению почвы, и того небольшого объема пресной воды, который еще остался в прибрежном регионе. Проблема засоления пресной воды имеет еще одну причину, связанную с хозяйственной деятельностью человека. Ведь источником соли могут быть не только моря и океаны, а и удобрения или вода с высоким содержанием соли, которая используется для полива полей и садов. Такие процессы засоления подземных вод и грунта называются антропогенными, и сталкиваются с ними все больше цивилизованных стран.

Получение пресной воды из айсбергов

В заключении статьи о природных условно чистых источниках пресной воды, мы, как и обещали, уделим внимание добыче питьевой воды из айсбергов. Ученые утверждают, что только в ледниках материковой части Антарктиды находится до 93% всех запасов пресной воды на Земле, что составляет около двух тысяч квадратных километров замерзшей влаги. А поскольку, в скором времени, поверхностных и подземных источник питьевой воды на планете практически не останется, то придет такой момент, когда человечество будет вынуждено обратить свое внимание на айсберги. Идею добывать питьевую воду из ледников впервые высказал еще в XVIII веке английский мореплаватель и первооткрыватель Джеймс Кук, более известный тем, что был съеден аборигенами. И хотя это, всего лишь легенда, помнят его не за революционную по тем временам идею — добывать воду с ледников Антарктиды, а за нелепую смерть в котле людоедов, которого на самом деле и не было. Почему Кук обратил внимание на айсберги, как на источники пресной воды, — доподлинно неизвестно. Но тот факт, что мореплаватель первым предложил использовать куски льда в дальних морских походах в качестве естественных хранилищ запасов воды, об этом мы знаем наверняка из ряда письменных источников, дошедших до наших дней. Современные последователи Кука пошли еще дальше, и предлагают откалывать от ледников огромные куски льда, чтобы доставлять их затем в регионы, где наблюдается дефицит питьевой воды. На первый взгляд идея гениальная, но при реализации подобного проекта могут возникнуть трудности, преодолеть которые невозможно, даже при современном развитии техники.

Отколоть от ледника айсберг большого размера довольно проблематично, и традиционные механические инструменты, а также направленный взрыв, здесь не подходят, ибо айсберг может расколоться.
Доставить айсберг к месту назначения, не потеряв при этом значительную его часть, которая просто растает в теплых водах и под палящим солнцем, просто невозможно.
Даже если будет изобретен действенный способ «консервации» айсберга, исключающий его таяние, для его перемещения понадобится несколько мощных морских судов, работа которых должна быть максимально слаженной.
Переработать на пресную воду такое огромное количество льда без значительных потерь вряд ли получится.

Как видим, даже в случае, если будет изобретен эффективный способ разработки ледника и доставки его частей к месту назначения, работы эти будут настолько затратными, что стоимость одного литра пресной воды получится астрономической. Однако, ученые полагают, что какими бы трудностями не сопровождалась добыча льда в Антарктиде, и его доставка потребителям, в скором будущем мы станем свидетелями воплощения идеи Джеймса Кука в реальность. Тем более, большую заинтересованность в этом вопросе уже проявляют такие страны, как Австралия, Египет, Саудовская Аравия, Франция и США.

Требования к качеству воды источников водоснабжения

Качество воды источников централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения существенно определяет возможность соблюдения регламентов на питьевую воду. В связи с этой строгой зависимостью установлены нормативные требования ГОСТ 2761-84 «Источники централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения. Гигиенические и технические требования и правила выбора». Этот стандарт предусматривает подразделение подземных и поверхностных источников водоснабжения на три класса. Классификация подземных источников подразделяет их по следующим принципиальным и конкретным критериям:

1-й класс – качество воды удовлетворяет требованиям, предъявляемым к питьевой воде (вода не требует обработки);

2-й класс – качество воды имеет отдельные отклонения, которые могут быть устранены аэрированием, фильтрованием, обеззараживанием;

3-й класс – для обеспечения соответствия требованиям питьевой воды необходимо наряду с методами обработки воды 2 класса применить дополнительное фильтрование с предварительным отстаиванием, обработку воды реагентами и т.д.

Классификация поверхностных источников водоснабжения содержит следующие условия их использования:

1-й класс – для получения воды питьевого качества необходимы обеззараживание воды, фильтрование с коагуляцией или без нее;

2-й класс – для получения питьевой воды необходимо применить коагуляцию, отстаивание, фильтрование, обеззараживание, при наличии фитопланктона – микрофильтрование;

3-й класс – для обработки воды источников водоснабжения необходимо наряду с применением методов, предусмотренных для 2 класса водоисточников, дополнительное применение осветления, окисления, сорбционных методов, более эффективного обеззараживания и т.д.

Показатели качества воды источников хозяйствено-питьевого водоснабжения (ГОСТ 2761-84)