Утверждаю
Заместитель Главного
государственного
санитарного врача СССР
А.И.ЗАИЧЕНКО
17 октября 1980 г. N 2261-80
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
ПО САНИТАРНОМУ КОНТРОЛЮ ЗА ПРИМЕНЕНИЕМ И
ЭКСПЛУАТАЦИЕЙ
ОБРАТНООСМОТИЧЕСКИХ ОПРЕСНИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК
Методические
указания разработаны в Институте общей и коммунальной гигиены им. А.Н. Сысина АМН СССР (проф. Ю.А. Рахманин,
к.м.н. Т.А. Солохина, к.м.н. А.И. Мельникова, к.м.н.
С.Б. Селиванов, к.м.н. Ю.Н. Никитина, к.б.н. Г.В. Вербицкая, к.б.н. К.П.
Ершова) при участии Саратовского медицинского института (проф. Е.В. Штанников, И.Е. Ильин), НИИ гигиены
морского транспорта Минздрава СССР (Н.П. Измайлова), Дальневосточного
медицинского института МЗ РСФСР (Н.Ф. Кушнерова), Киевского НИИ общей и
коммунальной гигиены им. А.Н. Марзеева МЗ УССР (А.Д.
Куликова), Тбилисского медицинского института МЗ ГССР (Н.А. Бицадзе) совместно
с Главным санитарно-эпидемиологическим управлением Минздрава СССР (Б.М.
Кудрявцева) при техническом содействии ВНИИ ВОДГЕО
Госстроя СССР (к.т.н. Ф.Н. Карелин), НИИ коммунального водоснабжения и очистки
воды АКХ им. К.Д. Памфилова, МЖКХ РСФСР (к.т.н. А.М. Перлина, к.т.н. Я.Д. Рапопорт) и ВНИИ синтетических смол (к.х.н. В.П. Дубяга,
к.х.н. Е.Е. Каталевский).
В основу настоящих "Методических
указаний" положены результаты гигиенических исследований по оценке
эффективности процесса обратного осмоса для опреснения высокоминерализованных
вод.
Указания предназначены для санитарных
врачей санитарно-эпидемиологических станций, сотрудников
научно-исследовательских и медицинских институтов, а также для специалистов,
занимающихся разработкой и эксплуатацией опреснительных элементов, аппаратов и
установок, работающих на основе процесса обратного осмоса.
В Указаниях определены основные
требования к качеству исходной и опресненной воды, предназначенной для питьевых
целей, изложены обязательные положения по организации санитарного контроля за применением и эксплуатацией обратноосмотических
опреснительных установок.
I. ОПРЕСНЕНИЕ
ВЫСОКОМИНЕРАЛИЗОВАННЫХ ВОД
МЕТОДОМ ОБРАТНОГО ОСМОСА
Растущий дефицит доброкачественной
пресной воды в ряде районов СССР определяет необходимость разработки и
внедрения в практику хозяйственно-питьевого водоснабжения новых методов
водоподготовки, в том числе основанных на получении питьевой воды из соленых и солоноватых водоисточников.
Перспективным для этих целей является
опреснение соленых и солоноватых вод методом обратного осмоса (гиперфильтрации). Применение обратноосмотических
опреснительных установок может оказаться перспективным также для очистки сточных
вод ряда предприятий (например, целлюлозно-бумажной, автомобильной, пищевой,
химической промышленности, шахтных, а также бытовых сточных вод) с целью охраны
окружающей среды, в том числе водоисточников, от их засолонения и загрязнения.
Технология опреснения методом обратного
осмоса основана на фильтрации воды под высоким давлением (25 - 100 атм.) через
полупроницаемые мембраны, пропускающие молекулы воды, но задерживающие более
крупные гидратированные ионы солей.
Использование полупроницаемых мембран позволяет
получать опресненную воду необходимого солесодержания. Одновременно происходит
частичная очистка воды от многих биологических и органических загрязнений.
Метод характеризуется низким расходом электроэнергии и сравнительно невысокой
себестоимостью воды.
В настоящее время отечественные
обратноосмотические установки находятся в стадии опытно-производственных и
полупроизводственных разработок. Производительность первых отечественных
производственных образцов - 1 - 50 куб. м/сутки. Однако в перспективе производительность
установок обратного осмоса может составлять десятки тысяч куб. м/сутки, что
определяет возможность широкого использования этого метода не только для
водоснабжения малых населенных мест, но и городов.
II. УСТРОЙСТВО И
ПРИМЕНЕНИЕ ОБРАТНООСМОТИЧЕСКИХ
ЭЛЕМЕНТОВ, АППАРАТОВ И УСТАНОВОК
Опреснительная установка, работающая по
принципу обратного осмоса, включает в себя насос высокого давления, блок
опреснительных аппаратов, резервуары соленой и пресной воды. При необходимости
в схему могут быть включены: блок предварительной обработки воды, блок
доочистки и кондиционирования воды, блок обеззараживания исходной и опресненной
воды.
Основным технологическим узлом,
обеспечивающим необходимое солесодержание и качество опресненной воды, является
обратноосмотический аппарат - устройство, состоящее из набора мембранных
элементов и приспособлений, обеспечивающих их работу. Мембранный элемент
состоит из полупроницаемой мембраны и опорного дренажа, с помощью которого
обеспечивается отвод фильтрата. По форме мембраны делятся на листовые,
трубчатые и выполненные в виде полого волокна.
В связи с тем, что
в процессе опреснения вода контактирует с различными конструкционными
полимерными материалами, из которых в результате воздействия химических
(органические и неорганические вещества), физических (гидравлическое давление,
температура воды) и биологических (микрофлора, планктон, водоросли) факторов
могут мигрировать в воду органические вещества, ухудшающие ее органолептические
и физико-химические свойства, а иногда небезопасные и в токсикологическом
отношении, все конструкционные и технологические элементы опреснительных установок должны быть изготовлены из материалов,
получивших гигиеническую оценку с учетом специфических особенностей их
применения и включенных в "Перечень новых материалов и реагентов,
разрешенных Главным санитарно-эпидемиологическим управлением Минздрава СССР для
применения в практике хозяйственно-питьевого водоснабжения" (10).
Гомогенные ацетилцеллюлозные мембраны
"Владипор" (МГА) <*> выпускаются нескольких
марок: МГА-70, МГА-80, МГА-90, МГА-95, МГА-100 и соответственно имеют солезадержание (по NaCl) не менее
70, 80, 90, 95 и 97,5%, а проницаемость (по воде) при давлении 50 атм. - не
менее 1000, 600, 350, 250 и 150 л/кв. м в сутки.
Мембраны (в виде полых волокон на основе
ацетатов целлюлозы и полиамидов фенилон-2с) <*> имеют водопроницаемость
от 5 до 50 л/кв. м в сутки, селективность 90 - 92% (по NaCl).
Ацетилцеллюлозные мембраны применяются при значениях pH
воды от 4,5 до 8,5, срок эксплуатации в зависимости от качества исходной воды
до 6 - 12 месяцев. Полиамидные мембраны (фенилон-2с) могут применяться при
значениях pH воды в пределах 2 - 10, срок
эксплуатации до 2-х лет. Для склеивания полых волокон разрешен
фенолформальдегидный клей ВИАМ-Б <*>.
--------------------------------
<*> Получили гигиеническую оценку в
Институте общей и коммунальной гигиены им. А.Н. Сысина
АМН СССР (ИОКГ).
Листовые и трубчатые мембраны из ацетатов
целлюлозы изготавливаются во ВНИИ синтетических смол - ВНИИСС (г. Владимир).
Мембраны в виде полых волокон из ацетатов целлюлозы и полиамидов (фенилон-2с)
изготавливаются в научно-производственном отделении "Химволокно" (г.
Мытищи Московской области). Полупроницаемые мембраны могут быть изготовлены
также из полиуретанов, поликарбонатов, полиакрилонитрила, поливинила
и других полимерных материалов.
В настоящее время разработаны четыре
конструкции (в зависимости от вида мембран) обратноосмотических аппаратов: плоскокамерные, трубчатые, рулонные и с применением полых
волокон.
Экономичность и гигиеническая
эффективность опреснения обратным осмосом во многом зависит от правильности
эксплуатации того или иного аппарата в соответствии со спецификой применения
опреснительной установки.
Плоскокамерные аппараты конструкции ВНИИ водоснабжения, канализации,
гидротехнических сооружений и инженерной гидрогеологии (ВОДГЕО Госстроя СССР) и
НИИ коммунального водоснабжения и очистки воды АКХ им. К.Д. Памфилова МЖКХ
РСФСР (НИИКВиОВ) - УГ-1 и УГ-10 <*>,
производительностью соответственно 1 и 10 куб. м/сутки, рекомендованы для
опреснения подземных солоноватых вод с общей минерализацией до 6 г/л. Основным
технологическим элементом обоих аппаратов являются полупроницаемые мембраны марки "Владипор" МГА-90,
заложенные в прямоугольные разделительные элементы типа
"фильтр-пресс". Эти аппараты удобны для монтажа и смены мембран и
включают помимо мембран уплотнительные прокладки, подложки и дренажные сетки.
Аппараты типа УГ имеют невысокую удельную поверхность мембран (от 60 до 300 кв.
м на 1 куб. м объема аппарата). Предочистка исходной
воды осуществляется на песчаных фильтрах. Опытные образцы этих установок прошли
эксплуатационные испытания и рекомендованы к серийному изготовлению
(экспериментальный завод коммунального оборудования АКХ им. К.Д. Памфилова).
Аппараты "Витак"
<*> с применением полого волокна конструкции ВОДГЕО и
научно-производственного объединения "Химволокно" имеют
производительность 1 куб. м воды в сутки. Аппараты этого типа являются наиболее
перспективными обратноосмотическими конструкциями, так как в качестве
полупроницаемых мембран использованы полые волокна. Преимущество этих аппаратов
заключается в высокой плотности упаковки мембран (до 30000 кв. м на 1 куб. м
объема), позволяющей создать малогабаритные установки большой производительности,
в отсутствии дорогостоящего дренажного устройства, простоте и надежности
эксплуатации.
В рулонных разделительных аппаратах,
разработанных ВОДГЕО <*>, мембранный элемент включает плоские
полупроницаемые мембраны, свернутые в рулон. Серийное производство фильтрующих
элементов этого типа организовано во ВНИИСС. Рулонные аппараты имеют небольшие
размеры, невысокую материалоемкость, удельная площадь поверхности мембран в
этих аппаратах достигает 300 - 800 кв. м/куб. м объема, в них легко
осуществляется смена фильтрующих элементов. Аппараты этого типа так же, как и
аппараты с применением полого волокна, требуют высокого качества
предварительной подготовки обрабатываемой воды и более дороги по сравнению с плоскокамерными вследствие одноразового использования фильтрующего
элемента.
--------------------------------
<*> Получили гигиеническую оценку в
Институте общей и коммунальной гигиены им. А.Н. Сысина
АМН СССР (ИОКГ).
Одним из наиболее простых видов
разделительных устройств является аппарат с трубчатыми мембранными элементами.
Все трубчатые элементы, независимо от их конструкции и применяемых материалов,
представляют собой многослойную трубу, состоящую из пористого прочного каркаса
с опорно-дренажным слоем и мембраной. Несмотря на сравнительно невысокую плотность
укладки мембран, аппараты трубчатого типа характеризуются относительно простой
конструкцией, что позволяет проводить интенсивную промывку мембранной
поверхности с целью удаления осадков, и обеспечивают равномерное распределение
обрабатываемого раствора по всей площади мембран. К недостаткам таких аппаратов
следует отнести невозможность замены мембран в отдельных элементах и
сравнительно высокую стоимость используемых в настоящее время нестандартных
каркасов.
Стоимость обратноосмотических установок
производительностью до 5 - 10 куб. м/сутки составляет 15 - 20 тыс. рублей.
Схемы опреснения методом обратного осмоса
могут быть:
- одноступенчатыми,
когда необходимая степень опреснения достигается одноразовым проходом воды
через опреснительный аппарат;
- двухступенчатыми
и многоступенчатыми, когда для опреснения до необходимого уровня минерализации
вода должна дважды или большее число раз пройти через один аппарат либо
последовательно через несколько опреснительных аппаратов.
III. ГИГИЕНИЧЕСКИЕ
ТРЕБОВАНИЯ К СОСТАВУ И КАЧЕСТВУ
ОПРЕСНЯЕМЫХ ВЫСОКОМИНЕРАЛИЗОВАННЫХ ВОД
При выборе источника водоснабжения
необходимо проведение полного санитарно-химического и микробиологического
анализа исходной воды (в соответствии с ГОСТом 17.13.03-77 "Правила выбора
и оценки качества источников централизованного хозяйственно-питьевого
водоснабжения") с указанием посезонного изменения уровня минерализации,
макро- и микроэлементного и микробного состава. Кроме того, процесс подготовки
питьевой воды методом обратного осмоса определяет ряд дополнительных требований
к выбору источников водоснабжения:
1. Общее солесодержание исходной воды при
одноступенчатом ее опреснении не должно превышать 6 - 7 г/л при селективности
мембран (солезадерживающей способности, выраженной в
% хлор-иона, задерживаемого при опреснении раствора NaCl) не менее 90% (МГА-90). При общем
уровне минерализации до 20 г/л селективность мембран должна быть не менее 98%
(МГА-100) при одноступенчатой или 90 - 95% (МГА-90 - 95) при двухступенчатой
схемах опреснения, при солесодержании 35 - 40 г/л - не менее 98% (МГА-100) при
двух-, трехступенчатой схемах опреснения.
2. В связи с тем, что
биологически активные микроэлементы бор и бром задерживаются полупроницаемыми
мембранами соответственно на 30 - 40% и 80 - 90% (в зависимости от
селективности полупроницаемых мембран) независимо от уровня исходного
солесодержания опресняемой воды, допустимое содержание в воде, подаваемой на
опреснительный аппарат, не должно превышать соответственно 0,7 и 1 мг/л.
3. При опреснении воды методом обратного
осмоса содержание фтора в опресненной воде снижается на 40 - 60% (в зависимости
от селективности полупроницаемых мембран). В связи с этим
содержание фтора в исходной воде для I и II климатических районов должно быть
не более 2,5 - 3,7 мг/л, для III климатического района - не более 2 - 3 мг/л,
для IV климатического района - не более 1,2 - 1,7 мг/л. При опреснении воды с
исходной концентрацией фтора ниже 0,8 - 1,2 мг/л необходимо предусматривать
возможность дополнительного фторирования опресненной воды.
4. В связи с тем, что в
процессе опреснения методом обратного осмоса происходит частичная задержка ряда
органических (нефтепродукты, канцерогенные и поверхностно-активные вещества) и
неорганических (свинец, железо и др.) веществ, содержание их в опресняемой воде
может превышать соответствующие ПДК в воде водоемов с учетом барьерной роли
обратноосмотического опреснения воды в отношении этих веществ. При этом
эффективность задержки (ретенции) химических веществ зависит от селективных (по
хлор-иону) свойств применяемых мембран:
а) эффективность задержки нефтепродуктов
при селективности мембран 95% и 90% составляет соответственно 90% и 50%. В
связи с этим допускается содержание нефтепродуктов в исходной воде на уровне
соответственно 3 мг/л и 0,6 мг/л;
б) эффективность ретенции канцерогенных
веществ при селективности мембран не ниже 90%
составляет 96%;
в) ретенция анионогенных
поверхностно-активных веществ составляет для различных марок мембран типа МГА
(МГА-100, МГА-95, МГА-90, МГА-80) производства ВНИИСС 98, 95, 90 и 80%, в связи с чем их содержание в опресняемой воде может
находиться соответственно на уровнях 25, 10, 5 и 2,5 мг/л.
Эффективность задержки химических веществ
соответственно возрастает при увеличении числа ступеней обратноосмотических
установок.
В связи с тем, что полупроницаемые
ацетилцеллюлозные мембраны наиболее активно задерживают сульфат-ионы,
ионы кальция и хлора, применение обратноосмотических установок наиболее
эффективно для опреснения солоноватых вод, относящихся к I и II группам сульфатного
и хлоридного классов.
5. Ввиду того,
что барьерная роль
обратноосмотических
установок в
отношении микроорганизмов довольно высока, коли-индекс
исходной воды
при селективности мембран ниже
80% должен быть на
уровне ГОСТ 17.1.3.03-77. При селективности мембран
80 - 90%
коли-индекс
исходной воды может
в 1,5 - 2 раза превышать нормы
4
ГОСТа
17.1.3.03-77, т.е. составлять
1,5 - 2 x 10 ,
при 95% -
5 5
достигать 1,3 -
1,5 x 10 , а при 98% - 4 x 10 и более.
3
Следует учитывать однако,
что при коли-индексе выше 1 x 10
имеется вероятность
загрязнения исходной воды патогенными
энтеробактериями, которые могут
проникать в опресненную
воду.
Содержание в
исходной воде ПАВ в концентрациях, превышающих ПДК,
способствует
понижению барьерной роли обратного осмоса в отношении
микроорганизмов,
поэтому коли-индекс исходной воды при
различной
селективности
мембран должен быть
ниже указанных выше величин в
1,5 - 2 раза в зависимости от содержания ПАВ (соответственно
5 и
10 мг/л). В
этих случаях необходим строгий микробиологический
контроль воды
после опреснения перед обеззараживанием.
IV. ПРЕДПОДГОТОВКА
ИСХОДНОЙ ВОДЫ
Для обеспечения надежной и стабильной
работы опреснительных аппаратов необходимо проведение предварительной обработки
исходной воды. Предварительная обработка воды заключается как в устранении из
нее различных механических примесей, так и в создании условий, предотвращающих
возможные отложения гидрата окиси железа, карбонатов и сульфатов кальция и
других малорастворимых соединений на поверхности мембран.
Характер и вид предварительной обработки
воды зависят не только от состава исходной воды, но и от типа применяемых
опреснительных аппаратов. Для опреснения воды на аппаратах трубчатой
конструкции достаточно обрабатывать воду на микрофильтрах, задерживающих
частицы размером более 25 мю к, на аппаратах фильтр-прессовой конструкции - на
песчаных фильтрах, задерживающих частицы размером 10 - 25 мю к, на аппаратах
рулонного типа и особенно с мембранами в виде полого
волокна - на диатомитовых фильтрах, задерживающих
частицы размером 1 - 10 мю к.
Для освобождения исходной воды от
взвешенных веществ могут быть использованы напорные песчаные фильтры,
двухслойные фильтры с кварцевым песком и антрацитом, медленные фильтры, а также
фильтры с сульфоуглем, на которых достигается
частичное умягчение воды.
Фильтры предподготовки
могут как снижать, так и в определенных условиях (при
их длительной эксплуатации без промывки и регенерации) значительно повышать
содержание микроорганизмов в воде после предочистки
ввиду большой сорбционной емкости фильтров и возможного развития микрофлоры в
отложениях органического осадка на фильтрующем материале. Повышение содержания
ПАВ и нефтепродуктов в исходной воде и их накопление на поверхности фильтров
могут усиливать вероятность вторичного заноса микрофлоры в воду. В связи с этим
необходим строгий контроль за микробным загрязнением
как исходной, так и профильтрованной воды для определения сроков регенерации
фильтров.
Содержание взвешенных веществ в исходной
воде, поступающей на опреснительные установки, не должно превышать 0,5 мг/л.
Борьбу с карбонатными отложениями можно
вести подкислением исходной воды перед технологическим процессом до pH = 5,5, что предотвращает переход бикарбонатов в
карбонаты и отложение последних на поверхности мембран, с последующей
нейтрализацией активной реакции (подщелачиванием) до требований ГОСТа 2874-73
на питьевую воду.
Для предотвращения сульфатных отложений
рекомендуется вводить в обрабатываемую воду гексаметафосфат
натрия или триполифосфат натрия (ПДК обоих - 3,5 мг/л
по ГОСТу 2874-73).
Для
обезжелезивания воды применяются традиционные
технологические схемы,
основанные на аэрации
и фильтровании.
2+
Удаление из
воды Mn при его высоком исходном содержании можно
проводить подщелачиванием воды
до pH =
10 - 12 для перевода
марганца в гидроокисную
форму с последующим
выделением его
отстаиванием и
фильтрованием. Коррекция pH до необходимых
гигиенических требований
после фильтрации воды
осуществляется
посредством ее
подкисления.
V. ГИГИЕНИЧЕСКИЕ
ТРЕБОВАНИЯ К СОСТАВУ И КАЧЕСТВУ
ОПРЕСНЕННОЙ ВОДЫ
Качество опресненной воды, полученной на
обратноосмотических установках, по органолептическим, физико-химическим и
микробиологическим показателям должно соответствовать ГОСТу 2874-73 "Вода
питьевая". Кроме этого, ряд регламентирующих показателей для опресненной
питьевой воды указан в таблице 1 (8).
Таблица 1
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ГИГИЕНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ
К СОЛЕВОМУ СОСТАВУ ОПРЕСНЕННОЙ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ
┌─────────────────────────────┬───────────────────────────────────┐
│ Показатели │ Лимитированные уровни │
│ ├───────────┬───────────┬───────────┤
│ │минимально │максимально│оптимальный│
│ │необходимый│допустимый │ │
├─────────────────────────────┼───────────┼───────────┼───────────┤
│Общая
минерализация, мг/л │100 │1000 <*> │200 - 400 │
│ │ │ │<**> │
│ │ │ │250 - 500 │
│ │ │ │<***> │
│ │ │ │ │
│Содержание
кальция, мг/л │30 │140 │- │
│ │ │ │ │
│Щелочность,
мг-экв./л
│0,5 │6,5 │- │
│ │ │ │ │
│Жесткость,
мг-экв./л
│1,5 │7
<*> │- │
└─────────────────────────────┴───────────┴───────────┴───────────┘
--------------------------------
<*> По ГОСТ 2874-73 "Вода
питьевая".
<**> Для хлоридно-сульфатных вод.
<***> Для гидрокарбонатных вод.
В качестве ориентировочных уровней (не
получивших пока всестороннего гигиенического обоснования) могут быть
рекомендованы: максимально допустимое содержание натрия в питьевой воде - 200
мг/л и минимально необходимое содержание магния - 5 мг/л.
При использовании
обратноосмотических установок для коррекции (изменения соотношения ионов)
солевого и микроэлементного состава в пресных водах с неблагоприятным
содержанием отдельных солевых компонентов (хлоридов, сульфатов и т.д.) без
существенного с гигиенических позиций изменения общего уровня минерализации
воды допустимо применение мембран с меньшей селективностью (менее 90%, но более
80% по хлор-иону), чем при опреснении солоноватых вод.
Направленная селективность
полупроницаемых мембран в сочетании с соответствующими конструкционными
решениями позволяет получать опресненную воду с оптимальным уровнем общей
минерализации и необходимым содержанием отдельных солевых компонентов.
Поскольку содержание кальция в воде, опресненной методом обратного осмоса,
может быть ниже 30 мг/л, необходимо предусматривать возможность коррекции
солевого состава опресненной воды за счет обогащения ее кальцием, например
посредством фильтрации ее (с предварительным обогащением углекислотой) через
фильтры с мраморной крошкой.
Содержание биологически активных
микроэлементов бора и брома в опресненной питьевой воде не должно превышать
соответственно 0,5 и 0,2 мг/л, фтора для I и II климатических районов - 1,5
мг/л, для III климатического района - 1,2 мг/л, для IV климатического района -
0,7 мг/л.
Содержание в опресненной воде химических
веществ, являющихся продуктами синтеза полимеров, применяемых в
обратноосмотических установках, должно лимитироваться допустимыми уровнями их
миграции (ДУ <*>). В таблице 2 указаны химические вещества, мигрирующие
из полимеров, и их ДУ, за которыми должен осуществляться санитарный контроль.
--------------------------------
<*> В качестве ДУ используется ПДК,
если она установлена по органолептическому или санитарно-токсикологическому
признаку вредности. Если ПДК установлена по общесанитарному
показателю вредности, в качестве ДУ должна использоваться наименьшая
концентрация вещества по органолептическому или санитарно-токсикологическому
признаку вредности.
Таблица 2
ХИМИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА,
МОГУЩИЕ МИГРИРОВАТЬ ИЗ ПОЛИМЕРОВ, И ИХ ДУ
МИГРАЦИИ
┌─────────────────────┬─────────────────────────┬─────────────────┐
│Наименование
полимера│ Мигрирующие химические │ДУ
миграции, мг/л│
│ │ вещества │ │
├─────────────────────┼─────────────────────────┼─────────────────┤
│Ацетилцеллюлозные │Ацетон │41 │
│мембраны │Триэтаноламин │1,4 │
│ │ │ │
│Полиамидные
мембраны │Диметилацетамид │0,4 │
│(фенилон-2с) │Фталевая кислота │1 │
│ │ │ │
│Фенолформальдегидная │Фенол │0,001 │
│смола
ВИАМ-Б │Формальдегид │0,01 │
└─────────────────────┴─────────────────────────┴─────────────────┘
Микробиологические показатели качества
воды в процессе опреснения на обратноосмотических установках значительно
улучшаются.
При высокой селективности мембран (97,5%
по NaCl) и невысоком исходном уровне микробного
загрязнения (1 - 2 lg) может быть получена
практически стерильная вода. Однако при увеличении размера пор отмечается
направленная селективность прохождения через полупроницаемые мембраны отдельных
видов микроорганизмов, обусловленная их размерами и морфологическими
особенностями. Установлено, что при селективности мембран менее 90% и
значительном вирусном загрязнении опресняемой воды соотношение содержания
вирусов к общему микробному загрязнению в опресненной воде может быть
значительно больше, чем в исходной воде. В связи с этим важное
санитарно-микробиологическое значение приобретает определение содержания
бактериофагов в опресненной питьевой воде (Приложение 1).
Ухудшение физико-химических свойств
полупроницаемых мембран в процессе эксплуатации может приводить к проскоку в
опресненную воду микроорганизмов из исходной воды. Кроме того, в
обратноосмотической ячейке могут создаваться благоприятные условия (осадок
органических и неорганических веществ) для развития микроорганизмов, что
приводит в ряде случаев к повышению уровня микробного загрязнения исходной воды
и повышению вероятности проскока микроорганизмов в опресненную питьевую воду.
Установлено, что патогенные энтеробактерии в меньшей степени задерживаются при
обратноосмотическом опреснении, чем санитарно-показательные бактерии. Поэтому в условиях значительного содержания в исходной воде
патогенных энтеробактерий они могут проникать в
опресненную воду даже при коли-индексе на уровне требований ГОСТа 2874-73
"Вода питьевая", то есть косвенные показатели эпидемической
безопасности воды - содержание бактерий группы кишечных палочек (коли-индекс) и
общее число бактерий могут в определенной мере утрачивать свое
санитарно-показательное значение.
Как
указано в разделе III, содержание ПАВ в исходной воде в
концентрациях, превышающих ПДК, может способствовать
проникновению
микроорганизмов,
в том числе патогенных, в опресненную воду. Ввиду
этого при неблагоприятных эпидемических ситуациях
- при
коли-индексе, превышающем по числу лактозоположительных
бактерий
3
группы кишечных
палочек 1 x 10 , и, особенно, при
повышенных
уровнях
содержания ПАВ в
исходной воде -
рекомендуется
непосредственное определение
в опресняемой и
опресненной воде
прямых показателей
эпидемической опасности воды - патогенных
энтеробактерий (в
соответствии с "Инструктивно-методическими
указаниями по обнаружению возбудителей кишечных
инфекций
бактериальной и
вирусной природы в воде", 1974).
В связи с этим при организации
централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения вода, опресненная
методом обратного осмоса, должна подвергаться обязательному заключительному
обеззараживанию одним из принятых методов - независимо от типа установки, состава
и качества исходной воды. Показана высокая эффективность обеззараживания
опресненной воды ультрафиолетовым облучением, озоном, хлором.
VI. ТРЕБОВАНИЯ К
ЭКСПЛУАТАЦИИ ОБРАТНООСМОТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК
Гигиеническая эффективность опреснения и
качество опресненной воды зависят от правильной эксплуатации
обратноосмотических установок.
Учитывая
возможность ухудшения качества опресненной воды за счет загрязнения ее
химическими веществами, вымываемыми из конструкционных и технологических
полимерных материалов, при пуске новых установок в работу или замене полимеров
на новые необходимо проводить односуточный "холостой" прогон, что
позволяет гарантировать при последующей эксплуатации установок незначительное
вымывание в опресненную воду основных незаполимеризировавшихся
продуктов синтеза полимеров, не превышающее их допустимые уровни миграции. Подача опресненной питьевой воды населению возможна только после
положительного заключения органов санитарно-эпидемической службы о соответствии
качества опресненной воды требованиям, изложенным в разделе V настоящих
Указаний.
В связи с тем, что ацетилцеллюлозные
мембраны при их первоначальной достаточной селективности и наличии
предварительной очистки исходной воды обеспечивают необходимую гигиеническую
эффективность в условиях I и II климатических районов при эксплуатации их в
течение 6 - 12 месяцев, замена мембран и дренажной системы должна проводиться в
указанные сроки. В более неблагоприятных условиях III и IV климатического
поясов смена мембран производится чаще (после 3 - 6 месяцев эксплуатации).
Сроки эксплуатации мембран должны регистрироваться в специальном журнале.
Необходимость замены мембран определяется ухудшением качества опресненной воды.
При смене мембран в целях предупреждения
повреждения целостности вновь устанавливаемых мембран следует избегать касания
их поверхности твердыми, особенно острыми предметами. Случайно попавшие пылинки
и твердые частицы необходимо удалять с поверхности мембран мокрым ватным
тампоном.
После смены фильтрующих элементов и
сборки аппаратов должна проводиться промывка установки и контроль качества
опресненной воды. При несоответствии микробиологических показателей требованиям
ГОСТа 2874-73 "Вода питьевая" необходимо проводить дезинфекцию
установки хлором.
Для обеззараживания
обратноосмотических опреснительных установок в резервуар исходной воды вносится
хлорсодержащий реагент (хлорамин, хлорная известь, хлорная вода и др.) таким
образом, чтобы в исходной воде остаточное содержание свободного хлора
находилось в пределах 30 - 50 мг/л. После этого вода должна в течение 24 часов
пропускаться через установку в режиме замкнутого цикла работы, т.е. постоянного
возврата опресненной воды и концентрата в
резервуар исходной воды.
После обеззараживания и промывки
установки концентрация остаточного свободного хлора в воде при рабочем режиме
ее обеззараживания не должна превышать 0,5 мг/л, связанного хлора - 1,2 мг/л.
При эксплуатации обратноосмотических
установок должна учитываться чувствительность полупроницаемых мембран к
действию температуры. При замерзании воды в установке мембраны теряют
эластичность, становятся хрупкими, что приводит к их разрывам. Повышение
температуры выше 40 град. уменьшает стабильность селективных свойств мембран и
снижает их производительность. Даже временно выключенный аппарат должен
оставаться заполненным водой, так как выпускаемые в настоящее время
ацетилцеллюлозные новые волокна и плоские мембраны при высыхании резко меняют
свои свойства и теряют селективность.
Опреснение на обратноосмотических
аппаратах связано с образованием сбросных вод, которые могут представлять
реальную опасность при попадании их в подземные водоносные горизонты и открытые
водоемы. Выбор способа отведения сбросных вод (на испарительные площадки,
водонепроницаемые емкости, пруды-накопители, спуск в канализацию и т.д.) должен
проводиться с учетом местных условий с обязательным участием органов санэпидслужбы и отвечать необходимым требованиям
"Правил охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами" N
1166-74 (11).
Систематический лабораторный контроль за качеством исходной и опресненной воды должен
осуществляться ведомственными производственными лабораториями по показателям,
предусмотренным ГОСТом 2874-73 "Вода питьевая" и требованиями
разделов III и V настоящих Указаний. Отбор проб воды для анализа должен
производиться на всех этапах обработки воды (после узлов предподготовки,
опреснительного аппарата, доочистки, обеззараживания), в резервуаре для
хранения опресненной воды и в разводящей сети, что позволяет оценить
эффективность работы каждого звена технологического процесса
получения питьевой воды. Точки отбора проб, их количество согласуются в
каждом конкретном случае с местными органами санитарно-эпидемиологической
службы. Монтаж опреснительных установок должен производиться в закрытом
отапливаемом помещении. В климатических районах с положительной температурой в
течение всего периода эксплуатации могут предусматриваться только пылезащитные
ограждения и навес.
При монтаже, сборке, наладке и
эксплуатации опреснительных установок типа "фильтр-пресс" необходимо
руководствоваться "Инструкцией по привязке, монтажу и эксплуатации
гиперфильтрационных опреснительных установок производительностью 1 - 20 куб.
м/сутки", разработанной НИИКВОВ (4).
При монтаже и эксплуатации опреснительных
установок необходимо соблюдать "Правила эксплуатации электрических
установок" (6) и "Правила устройства и безопасной эксплуатации
сосудов, работающих под давлением" (7).
VII. ОРГАНИЗАЦИЯ
САНИТАРНОГО НАДЗОРА ЗА ОПРЕСНЕНИЕМ ВОДЫ
МЕТОДОМ ОБРАТНОГО ОСМОСА
При решении вопроса о возможности
опреснения воды методом обратного осмоса для питьевых целей органам
санитарно-эпидемической службы должны быть представлены на рассмотрение
следующие материалы:
1. Санитарная, гидрогеологическая,
гидрологическая и топографическая характеристика источника водоснабжения и
условия водозабора:
а) дебит источника (для подземного) или
расход воды (для поверхностного);
б) гидрологический или гидрогеологический
режим;
в) возможность организации зоны
санитарной охраны;
г) санитарно-техническая характеристика
водозаборных сооружений.
2. Данные об уровне минерализации, макро-
и микроэлементном составе исходной воды (с учетом сезонных колебаний), по
органолептическим, физико-химическим и бактериологическим показателям, предусмотренным
ГОСТом 17.1.3.03-77 "Правила выбора и оценка качества источников
централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения" и разделом III
настоящих Указаний, с учетом содержания нефтепродуктов, детергентов,
ядохимикатов, канцерогенов и других специфических ингредиентов.
3. Проект обратноосмотической установки,
включая данные по технологическому режиму ее работы.
4. Проект опреснительной станции, в том
числе:
- технологическая схема предварительной
подготовки воды (в случае необходимости);
- технологическая схема доочистки и
кондиционирования опресненной воды (в случае необходимости);
- технологическая схема обеззараживания
опресненной (при необходимости и исходной) воды;
- условия обезвреживания, отведения и
утилизации сбросных вод.
Организация санитарных,
гидрогеологических, топографических и других исследований входит в обязанность
проектных и хозяйственных организаций.
Порядок проведения контроля
за качеством воды, опресненной на обратноосмотических установках,
определяется требованиями ГОСТ 2874-73 "Вода питьевая" (если
предусматривается централизованное хозяйственно-питьевое водоснабжение) и
настоящими Методическими указаниями.
Ответственность за качество воды,
подаваемой потребителю, несет организация (предприятие), монтирующее и
эксплуатирующее опреснительную установку.
Санитарно-эпидемиологические станции в
порядке государственного санитарного надзора выборочно проводят исследования
исходной и опресненной воды по установленному графику (но не реже 1 раза в
квартал). При осуществлении текущего санитарного надзора следует вести контроль
за эффективностью применяемых методов предподготовки
воды, методов кондиционирования (доочистки, коррекции солевого состава,
фторирования, применения бор-, бромзадерживающих
средств и др.), а также эффективностью обеззараживания опресненной воды на
основании результатов исследований производственной лаборатории.
VIII. ОЦЕНКА
ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ
ОБРАТНООСМОТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК
Метод обратного осмоса является
сравнительно новым способом получения питьевой воды из высокоминерализованных
источников, поэтому настоящие рекомендации не могут охватить весь круг
вопросов, которые возникают при эксплуатации опреснительных установок этого
вида в системах хозяйственно-питьевого водоснабжения. Это обусловливает
необходимость дальнейших исследований по оценке гигиенической эффективности
опреснения воды методом обратного осмоса.
Оценку гигиенической эффективности работы
обратноосмотических опреснительных установок рекомендуется проводить по
следующей схеме <*>:
--------------------------------
<*> Для
санитарно-эпидемиологических станций выполнение исследований по прилагаемой
схеме не является обязательным.
1. Общая санитарная характеристика
населенного пункта:
а - природные и климатические условия;
б - демографические данные;
в - перспективы развития.
2. Санитарно-гигиеническая характеристика
системы хозяйственно-питьевого водоснабжения:
а - общая схема питьевого водоснабжения;
б - расчетные и фактические данные по питьевому водоснабжению на душу
населения (зимний и летний периоды);
в - характеристика источников водоснабжения;
г - санитарно-гигиеническая оценка качества воды используемых
водоносных горизонтов.
3. Гигиеническая оценка качества
опресненной воды по показателям:
- органолептическим
(запах, привкус, прозрачность, цветность);
- физико-химическим
(общее солесодержание, общая жесткость, хлориды, сульфаты, pH,
железо, марганец, карбонаты, магний, кальций, натрий, калий, бор, бром, фтор,
йод, окисляемость, pH);
- микробиологическим
(общее число бактерий, коли-титр);
- отношение населения к потребляемой
опресненной воде.
4. Изучение состояния здоровья населения,
длительное время (более 3 - 5 лет) использующего опресненную воду для питьевых
целей.
5. Гигиеническая оценка способов удаления
сточных вод опреснительных установок:
а) изучение количества и качества
образующихся в процессе опреснения сточных вод;
б) изучение влияния сточных вод на
поверхностные и подземные воды.
Материалы по результатам наблюдений и
оценка гигиенической эффективности работы обратноосмотических опреснительных
установок следует направлять в Главное санитарно-эпидемиологическое управление
Минздрава СССР (Москва, Рахмановский пер., 3).
Приложение 1
МЕТОДИКА
ВЫДЕЛЕНИЯ БАКТЕРИОФАГОВ
Проба воды предварительно обрабатывается
хлороформом с целью освобождения от сопутствующей бактериальной микрофлоры.
Хлороформ добавляют из расчета 1 мл на 10 мл воды. Выделение бактериофага
проводят количественным методом агаровых слоев по Грации (3). Исследуемую воду
(1 мл) заражают E. coli (штамм В), смешивают с 2 мл
0,7% агара и образовавшуюся смесь разливают в чашки
Петри на слой 1,5% агара. Через 18 часов инкубации
при 37 град. C подсчитывают число образовавшихся бляшек (колоний фага).
ЛИТЕРАТУРА
1. ГОСТ 17.1.3.03-77 "Охрана
природы. Гидросфера. Правила выбора и оценки качества источников
централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения". М., 1977, 1 - 12.
2. ГОСТ 2874-73 "Вода
питьевая". М., 1974, 1 - 8.
3. Гольдфарб Д.М. Бактериофагия, 1961,
М.: Медгиз, 298.
4. Инструкция по привязке, монтажу и
эксплуатации гиперфильтрационных опреснительных установок производительностью 1
- 20 куб. м в сутки. М., 1976, 21.
5. Методические указания по осуществлению
государственного санитарного контроля за фторированием
питьевой воды. N 1834-78. М., 1979, 1 - 24.
6. Правила эксплуатации электрических
установок. М., 1976, изд. "Энергия", 320.
7. Правила устройства и безопасной
эксплуатации сосудов, работающих под давлением. М., 1975. Металлургия, 104.
8. Рахманин
Ю.А. "Гигиеническая оценка опресненной воды для питьевого
водоснабжения". Сб.: "Технология очистки питьевой воды и
санитарно-гигиенические требования к ее качеству". МДНТП им. Ф.Э.
Дзержинского. М., 1974, 126 - 133.
9. Рахманин
Ю.А., Мельникова А.И., Никитина Ю.Н., Селиванов С.Б.
Санитарно-микробиологическая оценка обратноосмотического метода опреснения
воды. Гигиена и санитария, 1979, 8, 26 - 29.
10. Перечень материалов и реагентов,
разрешенных Главным санитарно-эпидемиологическим управлением Министерства
здравоохранения СССР для применения в практике хозяйственно-питьевого
водоснабжения. N 1805-77. М., 1979, 1 - 31.
11. Правила охраны поверхностных вод от
загрязнения сточными водами. N 1166-74. М., 1976, 38.