Что такое свободный остаточный хлор в воде

Исследования содержания хлора в питьевой воде и его влияние на здоровье человека

Вода – единственный ресурс природы, который не имеет заменителя. Вода —источник жизни не только для человека и животных, но и среда обитания для различных микроорганизмов, бактерий и вирусов. Защитить организм от возможной вирусной и бактериальной атаки в современных условиях можно несколькими способами. Самый простой, но не самый безопасный — это дезинфекция, т.е. хлорирование воды.

Впервые хлор для обеззараживания воды стали использовать в Лондоне после эпидемии холеры 1870 года. В России хлорирование воды было осуществлено в 1908 году, также в связи с эпидемией холеры. В дальнейшем, его проводили в Кронштадте, Нижнем Новгороде, Ростове-на-Дону, Петербурге. На первых порах, хлорирование воды применялось эпизодически, по мере возникновения вспышек кишечных инфекций. В последующие годы хлорирование воды как эффективное средство борьбы с инфекционными заболеваниями распространилось во всем мире быстрыми темпами, и в настоящее время такой водой пользуются многие сотни миллионов людей во всем мире.

— Механическая фильтрация (первый этап):

Первый этап водоподготовки позволяет удалить из воды видимые твердые и волокнистые включения: песок, ржавчину и т. д. При механической обработке воду последовательно пропускают через ряд фильтров с уменьшающимся размером ячеек.

Технология используется для приведения химического состава и качественных показателей воды к норме.

В свою очередь, в зависимости от первоначальных характеристик воды, химическая обработка может включать такие этапы, как: отстаивание, коагуляцию, умягчение, осветление, аэрацию, деминерализацию и фильтрацию.

Одним из важных этапов водоподготовки является обеззараживание, в данном случае хлорирование. Хлорирование это один из способов удаления из жидкости болезнетворных бактерий, палочки тифа, холеры и других инфекций, а также для снижения цветности воды. Хлорирование как метод обеззараживания питьевой воды основан на том, что свободный хлор и его соединения способны угнетающе действовать на ферментативные системы микроорганизмов, ускоряющие реакцию в окислительно-восстановительных процессах. Это в свою очередь означает, что хлор способен разрушать любую органику и создавать на ее основе хлорорганические соединения.

Для обеззараживания чаще всего используют такие хлорагенты, как хлорную известь или газообразный (элементарный) хлор. В Москве, с целью повышения надежности и безопасности производства питьевой воды за счет исключения из обращения жидкого хлора в 2012 году завершен перевод всех станциях водоподготовки на новый реагент – гипохлорит натрия. Количество хлорагента, необходимого для обеззараживания воды определенного объема, определяется по всему количеству органических веществ и микроорганизмов (а также и неорганических веществ, способных к окислению), которые могут находиться в хлорируемой воде. Правильное назначение «дозы хлора» является исключительно важным. Недостаточное количество хлорагента может привести к тому, что он не окажет необходимого бактерицидного действия, а излишняя доза ухудшит вкусовые качества воды. Поэтому количество хлорагента должно быть установлено в зависимости от индивидуальных свойств очищаемой воды на основании опытов с ней. Расчетная доза хлорагента при проектировании обеззараживающей установки должна быть принята исходя из необходимости очистки воды в период ее максимального загрязнения (например, в период паводков). Показателем достаточности принятой дозы «хлора» служит наличие в воде так называемого остаточного свободного хлора. Остаточный свободный хлор – это хлор, входящий в состав хлорноватистой кислоты и гипохлорит-иона, которые образуются при попадании гипохлорита натрия в воду. Остаточный свободный хлор остается в воде от введенной дозы хлорагента после окисления находящихся в воде веществ.

Согласно требованиям нормативных документов, концентрация остаточного хлора в воде перед поступлением ее в сеть должна находиться в пределах 0,3— 0,5 мг/л.
При введении хлорагента в обрабатываемую воду должны быть обеспечены хорошее смешивание его с водой и достаточная продолжительность (не менее 30 мин) его контакта с водой до подачи ее потребителю.

К преимуществам хлорирования относится:

· высокая бактерицидная эффективность;

· простота контроля за эффективностью обеззараживания;

· экономичность при расходе;

· способность длительное время консервировать уже очищенную воду;

· устранение цветности воды, её запаха и вкуса.

На данный момент хлорирование является самым проверенным и наиболее дешевым методом обеззараживания воды.

Только после прохождения воды через все этапы очистки, она поступает в распределительную сеть трубопроводов.

Но при всех преимуществах такого незаменимого этапа очистки воды хлорсодержащими веществами, в скором времени были обнаружены негативные последствия

Наиболее важной проблемой данного метода является высокая активность хлора. Он вступает в химические реакции со всеми органическими и неорганическими веществами, находящимися в воде, а в воде из поверхностных источников находится огромное количество сложных органических веществ природного происхождения, а также всевозможных красителей, ПАВ, фенолов, нефтепродуктов. Такие процессы происходят не только во время первичной очистки (до поступления в распределительную сеть), но и в самой сети трубопроводов.

В результате этих процессов образуются канцерогенные вещества и яды, в том числе диоксиды, такие как:

· тригалогенметаны – канцерогенные соединения хлора.

При использовании этого метода обеззараживания можно сделать вывод, что исключительно важно правильно подобрать необходимую дозу «хлора», которая обеспечит безопасность питьевой воды и не ухудшит ее свойства.

Вышеперечисленные хлорсодержащие токсины оказывают замедленное угнетающие воздействие на организм человека. Очистка питьевой воды от хлора не решает проблемы, так как многие из опасных соединений образующиеся в воде в процессе ее хлорирования попадают в организм человека через кожу, во время мытья, приема ванн или посещения бассейна. По некоторым данным, часовое принятие ванны, содержащей в избыточном количестве хлорированную воду соответствует десяти литрам выпитой хлорированной воды. Ранее считалось, что хлорированная вода не оказывает на здоровье человека неблагоприятного действия. По мнению некоторых исследователей, с употреблением загрязненной воды может быть связано от 30 до 50% случаев злокачественных опухолей. В настоящее время ученые во всем мире исследуют эту проблему. Они связывают многие опасные заболевания с попаданием в человеческий организм хлора или вредных побочных продуктов хлорирования воды.

В последнее время появляются все новые методы обеззараживания воды, такие как:

-Ультразвуковое воздействие. За счет того, что под воздействием ультразвука происходят резкие перепады давления, микроорганизмы разрушаются. Данный метод имеет узкий круг использования и находится на стадии освоения. Преимуществом является нечувствительность к высокой мутности и цветности воды, а также возможность воздействовать на большинство форм микроорганизмов.

— УФ-излучение. Эта методика основана на обработке воды ультрафиолетом. Тот факт, что УФ-лучи, длина волны у которых 200-295 нм, могут убивать патогенные микроорганизмы, лежит в основе данного метода.

— Озонирование. Озон, так же как и хлор, является сильным окислителем. Проникая сквозь оболочки микроорганизмов, он разрушает стенки клетки и убивает ее. Озон хорошо справляется как с обеззараживанием воды, так и с ее обесцвечиванием и дезодорированные. Способен окислять железо и марганец. Обладая высоким антисептическим действием, озон разрушает вредные микроорганизмы в сотни раз быстрее, чем другие реагенты. В отличие от хлора, уничтожает практически все известные виды микроорганизмов. При распаде реагент преобразуется в кислород, который насыщает организм человека на клеточном уровне. Быстрый распад озона в то же время является и недостатком данного метода, поскольку уже через 15-20 мин. после процедуры, вода может подвергнуться повторному заражению.

Лаборатория санитарно-эпидемиологического и радиационного контроля ГБУ «ЦЭИИС» с начала 2018 года проводит государственную работу по оценке соответствия качества воды, подаваемой в помещения жилого, общественного, производственного и служебного назначения требованиям технических регламентов и проектной документации. В рамках данной работы, в том числе, контролируется содержание остаточного свободного хлора.

В соответствие с методикой, вода отбирается в нескольких точках подконтрольного объекта, затем передается в аналитическую лабораторию, где в результате специальной пробоподготовки получается необходимая для измерений проба воды. Далее, с помощью метода титриметрии, определяется концентрация остаточного свободного хлора в полученной пробе, а затем пересчитывается его концентрация в 1 литре воды.

Статью написал / оформил инженер-эксперт Лаборатории «СЭиРК» Попова Ю.В.

Статью правил / утвердил Начальник Лаборатории «СЭиРК» Ипполитов Д.Е.

Источник

Что такое свободный остаточный хлор в воде

Излишки активного хлора, превышающие ПДК, удаляются дехлорированием. При небольшом избытке хлор можно уда­лить аэрированием (безнапорной аэрацией воды), а при высоких концентрациях остаточного хлора следует использовать метод дозирования в воду химических реагентов: тиосульфата (гипосульфита) натрия, сульфита натрия, аммиака, сернистого газа (оксид серы (IV)), которые свяжут активный хлор, или обработать воду на фильтрах с активным углем.
При реагентной обработке хлорированной воды следует использовать установки пропорционального дозирования растворов химических веществ на основе насосов-дозаторов с контроллерами и датчиками по активному хлору.
Метод напорной фильтрации через активный уголь имеет преимущества по сравнению с дозированием химических реагентов, т.к. в этом случае в воду не вводятся никакие посторонние ве­щества, в то же время углем поглощается не только избыточный хлор, но и мно­гие другие примеси, ухудшающие органолептические свойства воды. При этом процесс де­хлорирования протекает автоматически, и контроль за ним не сложен.

Аналитический контроль процесса хлорирования

Автоматические анализаторы хлора

2,5 минуты.
Принцип действия основан на фотоколориметрическом методе измерения концентрации хлора при окрашивании раствора в результате взаимодействия общего хлора с N`N-диэтил-1,4-фенилендиамином (N`N-diethyl-1,4-phenylenediamine, DPD) в потоке воды с применением готовых реагентов, поставляемых фирмой-изготовителем. Реагентов (

по 400 мл двух видов), поставляемых с анализатором, хватает для непрерывной работы в течение 1 месяца. Реагенты можно приобрести отдельно.

Источник

С 01 января 2021 года введены в действие новые санитарные правила по плавательным бассейнам, которые отменяют собой ранее действовавший СанПиН 2.1.2.1188-03 «Плавательные бассейны. Гигиенические требования к устройству, эксплуатации и качеству воды. Контроль качества» и СанПиН 2.1.2.1331-03 «Гигиенические требования к устройству, эксплуатации и качеству воды аквапарков».

Новые Санитарные правила СП 2.1.3678-20 распространяются на организации, осуществляющие продажу товаров, выполнение работ или оказание услуг – и в том числе на общественные плавательные бассейны и аквапарки (Глава 6 Правил).

Помимо отмененных СанПиН специалисты бассейновой отрасли активно пользуются еще двумя документами:

Статус этих стандартов не изменился – они по-прежнему действуют, но в отличие от санитарных правил, их требования не являются обязательными. Поэтому, очевидно, что по тем положениям, где будет возникать противоречие между ГОСТ и новыми СП приоритет будет отдаваться последним.

Главные изменения

Большинство положений новых правил не противоречит ранее существовавшим нормативам, но есть ряд важных дополнений и изменений в части водоподготовки и обеззараживания воды бассейнов, которые мы считаем нужным отметить.

1. Новая классификация бассейнов

Санитарные правила вводят расширенную классификацию бассейнов и требования к их устройству (Приложение 4 СП 2.1.3678-20):

Виды бассейнов

Площадь зеркала воды, м2

Температура воды, °C

Площадь зеркала воды на 1 чел в м2, не менее

Время полного водообмена, час, не более

(ванна
50 * 25 м
50 * 21 м
25 * 25 м
25 * 21 м
25 * 16 м)

Оздоровительное плавание (индивидуальные и групповые занятия)

Развлекательно-игровые бассейны с аттракционами

в соответствии с проектным решением, при соблюдении обязательных требований

гидроаэромассажные бассейны типа «джакузи», ванны с сидячими местами

в соответствии с проектным решением, при соблюдении обязательных требований

0,8 м и не менее
0,4 м/чел.

Охлаждающий, контрастный бассейн или бассейн для окунаний

для детей дошкольного и младшего школьного возраста, (глубиной до 0,6 м)

для детей младшего, среднего и старшего школьного возраста (глубиной 0,6-1,8 м)

Для детей младшего, среднего и старшего школьного возраста (глубиной 0,6-1,8 м)

Эта классификация отличается от той, что представлена в ГОСТ Р 53491.2-2012 Бассейны. Подготовка воды. Часть 2. Требования безопасности. И как было отмечено выше, приоритет отдается той, что теперь указана в СП.

2. Строгий выбор технологии обеззараживания

Санитарные правила формулируют требования к системам обеззараживания воды таким образом:

«п. 6.2.19. Для бассейнов всех видов назначения в качестве основных методов обеззараживания воды должны быть использованы хлорирование, бромирование, а также комбинированные методы: хлорирование с использованием озонирования или ультрафиолетового излучения, или бромирование с использованием озонирования или ультрафиолетового излучения.»

Таким образом, исключается ранее существовавшая возможность использования в общественных бассейнах альтернативных методов обеззараживания воды при условии подтверждения безопасности и эффективности выбранной технологии.

3. Уровень свободного и связанного хлора

Требование к остаточному содержанию свободного и связанного хлора звучит так:

В отличие от ранее существовавших требований, новый СП ограничивает только нижний предел концентрации свободного хлора, одновременно вводя ограничение по связанному хлору – который ранее не входил в перечень контролируемых показателей.

4. Допустимые уровни химических веществ

Прямых указаний по допустимым уровням содержания других химических веществ в воде бассейна в новых СП нет, а п. 6.2.27 содержит следующее:

«6.2.27. В процессе эксплуатации бассейна пресная или морская вода, находящаяся в ванне, должна соответствовать гигиеническим нормативам.»

На какие в таком случае ориентироваться значения, и о каких гигиенических нормативах идет речь в п. 6.2.27?

И тут появляется второй документ, который был утвержден 28 января 2021 и вступает в силу с 01.03.2021г. – СанПиН 1.2.3685-21 «Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания».

Этот огромный документ (почти на 500 стр.) создан в рамках «законодательной гильотины» и призван сократить количество взаимно дополняющих, расширяющих и дублирующих друг друга бесконечных СанПиН и ГН. Своим введением он отменяет около 120 нормативных документов и, в частности, СанПиН 2.1.4.2580-10 Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Новый СанПиН объединяет в себе требования к параметрам воздуха, воды, почвы, микроклимата и в том числе содержит указания по параметрам воды плавательных бассейнов и аквапарков.

Основные изменения по контролю содержания химических веществ в воде бассейнов:

Проанализировав новые требования к ПДК химических веществ, можно сказать, что основные и самые значительные изменения коснулись хлора и побочных продуктов хлорирования и связаны с печальной статистикой прошлых лет по массовым отравлениям в бассейнах:

1. Серьезное ужесточение требований по связанному хлору – 0,2 мг/л.

В ранее действовавшем СанПиН этот показатель вообще не входил в программу производственного контроля и упоминался только в п. 3.8.6 – где давался максимальный уровень 2 мг/л для бассейна после перерыва в работе. Теперь норматив стал строже в 10 раз.

2. Ужесточение требований по хлороформу – с 0,1 до 0,06 мг/л.

Ниже в таблице мы объединили все требования к воде, которые фигурировали в упомянутых выше документах, чтобы проанализировать изменения и понять, чем руководствоваться сейчас.

Как пользоваться таблицей?

Показатели

СП 2.1.3678-20

СанПиН

1.2.3685-21

СанПиН

2.1.2.1188-03

ГОСТ Р 53491.2-2012

Источник

Лабораторная работа №5 Определение содержания остаточного хлора в питьевой воде.

Для обеспечения требуемого санитарными нормами качества водопроводной воды её обеззараживают в процессе водоподготовки с целью уничтожения опасных для здоровья людей патогенных бактерий и энтеровирусов. Среди разнообразных методов обеззараживания воды до сих пор наиболее широко применяют химическое окисление, причем из сильных окислителей предпочтение отдают хлору, озону, гипохлориту натрия, хлорной извести. Впервые хлорирование введено в практику в 1896 г. Дж. Фуллером в штате Кентукки и почти сразу было использовано в Англии для остановки эпидемии брюшного тифа. При введении хлора происходит окисление веществ, входящих в состав протоплазмы клеток бактерий, что вызывает их гибель. Спорообразующих бактерий хлор не уничтожает, и это является одним из недостатков данного метода. При введении хлора в воду происходит его гидролиз в соответствии с уравнением:

Образовавшаяся хлорноватистая кислота в кислой и щелочной среде диссоциирует с выделением атомов кислорода, обладающих сильными окислительными свойствами:

В случае использования хлорной извести вначале протекает реакция:

Эффект хлорирования зависит от дозы введенного хлора и продолжительности контакта его с водой. На окисление микроорганизмов расходуется сравнительно небольшая часть введенного в воду хлора, большая же его часть идет на реакции с органическими веществами и некоторыми минеральными примесями, содержащимися в воде. В результате, при хлорировании загрязненной органическими примесями воды, в питьевую воду попадают опасные для здоровья человека органические хлоропроизводные: тригалометаны, различные хлорфенолы и др. Поэтому разрабатываются различные альтернативные методы обеззараживания питьевой воды, однако широкое внедрение их дело будущего, и хлорирование остается основным дешевым, легко контролируемым процессом дезинфицирования при водоподготовке.

Определение содержания остаточного хлора в питьевой воде

Определение этого показателя (по ГОСТ 18190-72) основано на способности свободного и связанного активного (в отличие от хлоридного) хлора вытеснять эквивалентное количество I2 из иодида при подкислении пробы воды:

Выделившийся иод оттитровывают рабочим раствором тиосульфата натрия в присутствии крахмала:

Ход анализа. Анализ на содержание остаточного хлора производится в месте отбора пробы после спуска воды из крана в течение 15 мин. при полностью открытом кране. В коническую колбу для титрования вносят 0,5 г KI, растворяют в 1-2 мл дистиллированной воды, добавляют ацетатный буферный раствор с рН = 4,5 в количестве, равном 1,5 щелочности воды (работа №4). Затем цилиндром вносят отобранный объем V водопроводной воды (250 – 500 мл, в зависимости от содержания хлора; 250 мл – при содержании хлора  0,3 мг/л). Предварительно заполняют бюретку 0,005 М раствором тиосульфата, приготовленным путем разбавления 0.01 М рабочего раствора. Выделившийся иод оттитровывают по крахмалу до исчезновения окраски иод-крахмального комплекса, добавляя 15-20 капель индикатора в конце титрования, когда раствор приобретет соломенно-желтую окраску. Содержание остаточного активного хлора (X, мг/л) рассчитывают по формуле:

Определение содержания свободного остаточного хлора в питьевой воде

Под термином «свободный (активный) хлор» понимают суммарное содержание элементарного хлора, HClO и гипохлорита. Эти компоненты способны окислять метиловый оранжевый, в отличие от хлораминов, окислительно-восстановительный потенциал которых недостаточен для его окисления. При окислении реагент обесцвечивается, поэтому титрование проводят до неисчезающей розовой окраски.

Ход анализа. Отбор пробы воды проводится, как описано выше. Приготовленным 0,005 %-ным рабочим раствором метилового оранжевого (50 мг реагента растворяют в мерной колбе и доводят объем до 1 л; 1 мл такого раствора соответствует 0,0217 мг свободного хлора) заполняют микробюретку с краном, емкостью 5 мл (или бюретку на 10 мл).

100 мл анализируемой воды (V) наливают в фарфоровую чашку, добавляют 2-3 капли 5 М HCl и, помешивая стеклянной палочкой, быстро титруют рабочим раствором метилового оранжевого (м.о.) до не исчезающей розовой окраски. Расчет содержания свободного остаточного хлора (X1, мг/л) проводят по формуле:

Определение содержания связанного остаточного хлора в питьевой воде

Полученные в работе результаты сопоставляют с величинами ПДК и делают выводы о соответствии водопроводной воды нормам качества.

Источник