Кіріспе

Табиғи су көздерін тазарту арқылы судан қоспаларды жою процесі (негізінен). Суды тазарту – судан қажетсіз химиялық заттарды, биологиялық ластанушылар мен қоспаларды, ерітілмеген қатты заттарды және газдарды жою процесі. Мақсаты – нақты мақсаттарға сай келетін су өндіру. Көптеген сулар адамдардың қолдануы үшін тазартылып, дезинфекцияланады (ішуге жарамды су), бірақ суды тазарту медициналық, фармакологиялық, химиялық және өнеркәсіптік қолданыстар сияқты басқа да мақсаттарда жүргізілуі мүмкін. Суды тазарту тарихында түрлі әдістер пайдаланылған. Қолданылатын әдістерге сүзу, тұндыру және дистилляция сияқты физикалық процестер; баяу құм сүзгілері немесе биологиялық белсенді көміртек сияқты биологиялық процестер; флокуляция және хлорлау сияқты химиялық процестер; және ультракүлгін сәулелену сияқты электромагниттік сәулелерді пайдалану жатады. Суды тазарту арқылы ерітілмеген бөлшектердің, соның ішінде ілмектелген бөлшектердің, паразиттердің, бактериялардың, балдырлардың, вирустардың және саңырауқұлақтың концентрациясын, сондай-ақ еріген және ілмектелген заттардың мөлшерін азайтуға болады. Ішуге жарамды су сапасының стандарттарын әдетте үкіметтер немесе халықаралық стандарттар белгілейді. Бұл стандарттар судың қолданылу мақсатына байланысты ластаушылардың ең төменгі және ең жоғары концентрациясын қамтиды. Судың сапасы дұрыс екенін көзбен қарап тексеру мүмкін емес. Белгісіз көзден алынған судағы барлық қоспаларды жою үшін қайнату немесе үй шаруашылығында қолданылатын белсенді көмір сүзгісін пайдалану сияқты қарапайым шаралар жеткіліксіз. Тіпті 19 ғасырда барлық жағдайларда қауіпсіз деп есептелген табиғи бұлақ суын да, қандай емдеу қажеттігін анықтау үшін сынап қарау қажет. Химиялық және микробиологиялық талдаулар қымбат болғанымен, тазалаудың тиісті әдісін таңдау үшін қажетті ақпаратты алудың жалғыз жолы болып табылады.

Су көздері

Жер асты сулары: Жер асты суларының терең қабаттарынан шығатын сулар ондаған, жүздеген, тіпті мыңдаған жылдар бұрын жаңбыр түрінде жауған болуы мүмкін. Топырақ пен тау жыныстары қабаттары жер асты суын табиғи түрде жоғары дәрежеде тазартады, көбінесе хлор немесе хлораминдерді қосымша дезинфекциялау ретінде қосудан басқа қосымша өңдеуді қажет етпейді. Мұндай сулар бұлақтар, артезиандық бұлақтар түрінде пайда болуы мүмкін немесе бұрғылау арқылы немесе құдықтардан алынуы мүмкін. Терең жер асты сулары әдетте өте жоғары бактериологиялық сапалы (яғни, патогенді бактериялар немесе патогенді протозоалар әдетте кездеспейді), бірақ су еріген қатты заттарға, әсіресе кальций мен магний карбонаттары мен сульфаттарына бай болуы мүмкін. Су ағып өткен қабаттарға байланысты хлоридтер мен бикарбонаттар сияқты басқа иондар да болуы мүмкін. Осы судың темір немесе марганец құрамын азайту қажет болуы мүмкін, оны ауыз су ретінде, тамақ пісіруге және кір жууға қолдануға жарамды ету үшін. Сондай-ақ, бастапқы дезинфекциялау қажет болуы мүмкін. Жер асты суларын толықтыру (өзен суын су жинағышқа құю арқылы, судың мол болған кезде сақталып, құрғақшылық кезінде қолдану үшін) жүргізілген жағдайда, жер асты суларына қосымша тазарту қажет болуы мүмкін, бұл қолданыстағы мемлекеттік және федералды ережелерге байланысты. Таулы көлдер мен су қоймалары: Әдетте өзен жүйелерінің бастауларында орналасқан таулы су қоймалары әдетте адам тұратын жерлерден жоғары орналасқан және ластану мүмкіндігін шектеу үшін қорғаныш аймағымен қоршалуы мүмкін. Бактериялар мен патогендердің деңгейі әдетте төмен, бірақ кейбір бактериялар, протозоалар немесе балдырлар кездесуі мүмкін. Таулы жерлерде орманды немесе батпақты жерлер болса, гуминді қышқылдар судың түсін өзгертуі мүмкін. Көптеген таулы су көздерінің pH көрсеткіші төмен болады, сондықтан оны түзету қажет. Өзендер, каналдар және жазық жерлердегі су қоймалары: Жазық жер бетіндегі суларда бактериялардың саны көп болады, сондай-ақ балдырлар, еріген қатты заттар және әртүрлі еріген құрамдас бөліктер болуы мүмкін. Атмосфералық суды өндіру – ауадан суды суыту арқылы, су буын конденсациялау арқылы жоғары сапалы ауыз суды қамтамасыз ететін жаңа технология. Атмосферадан су жиналатын жаңбыр суын жинау немесе тұман жинау әсіресе ұзақ құрғақшылық маусымдары бар және жаңбыр аз болған кезде тұман жиі пайда болатын аймақтарда қолданылуы мүмкін. Теңіз суын дистилляциялау немесе кері осмоз арқылы тұщыландыру. Жер үсті сулары: Атмосфераға ашық және жер асты сулары деп белгіленбеген тұщы сулар жер үсті сулары деп аталады.

Мақсаттар

Суды тазартудың мақсаты – судың қажетсіз құраушыларын жойып, оны ішуге қауіпсіз ету немесе өнеркәсіптік, медициналық қолданулар үшін сәйкес ету. Судағы майда бөлшектер, микроорганизмдер, сондай-ақ еріген органикалық және органикалық емес заттар, тіпті қоршаған ортада ұзақ сақталатын фармацевтикалық ластаушылар сияқты ластаушыларды жою үшін көптеген әртүрлі техникалар қолжетімді. Қандай әдіс таңдалатыны тазартылатын судың сапасына, тазарту процесінің бағасына және тазартылған судан күтілетін сапа стандарттарына байланысты. Төмендегі процестер су тазарту станцияларында көбінесе қолданылады. Стандарттың масштабына және бастапқы судың сапасына қарай, олардың кейбіреуі немесе көпшілігі қолданылмауы мүмкін.

Алдын ала өңдеу

Судың көп бөлігін оның бастауынан немесе құбырлар мен жинақтағыштарға сору немесе бағыттау қажет. Суға қосымша ластаушы заттар енгізбеу үшін, бұл физикалық инфрақұрылым тиісті материалдардан жасалуы және кездейсоқ ластанудың алдын алу үшін құрылуы керек. Скрининг (сондай-ақ, экрандық сүзгіні қараңыз) – Жер бетіндегі суды тазартудың бірінші қадамы – келесі тазарту кезеңдеріне кедергі келтіретін таяқтар, жапырақтар, қоқыстар және басқа да ірі бөлшектер сияқты ірі қоқыстарды жою. Көптеген терең жер асты сулары басқа тазарту кезеңдерінен бұрын скринингке мұқтаж болмайды. Сақтау – Өзен суын табиғи биологиялық тазарту процесіне мүмкіндік беру үшін бірнеше күннен бірнеше айға дейін жағалаудағы су сақтағыштарында сақтауға болады. Бұл, әсіресе, егер тазарту баяу құм сүзгілері арқылы жүргізілсе, маңызды. Сақтау сақтағыштары сондай-ақ қысқа мерзімді құрғақшылыққа қарсы буферлік аймақ ретінде қызмет етеді немесе бастапқы өзендегі уақытша ластану жағдайларында сумен жабдықтауды сақтауға мүмкіндік береді. Хлорлау алдында – Көптеген станцияларда кіретін су құбырлар мен резервуарлардағы залалданушы организмдердің өсуін азайту үшін хлорланды. Бірақ, сапаға кері әсер ету мүмкіндігіне байланысты (төмендегі хлор туралы қараңыз), бұл практика көбінесе тоқтатылды.

pH-ны реттеу

Таза судың pH-ы 7-ге жуық (не сілтілі, не қышқыл емес). Теңіз суының pH мәні 7,5-тен 8,4-ке дейін (орташа сілтілік) болуы мүмкін. Таза судың pH мәні, су жиналатын алаптың немесе су қоймасының геологиялық құрамына және ластағыш заттардың (қышқыл жаңбыр) әсеріне байланысты кең ауқымда өзгеруі мүмкін. Егер су қышқыл болса (7-ден төмен), су тазарту процесінде pH-ты көтеру үшін әк, сода немесе натрий гидроксиді қосуға болады. Әк қосу судың кальций иондарының концентрациясын арттырады, соның салдарынан судың қатаңдығы артады. Өте қышқыл сулар үшін, күшті газсыздандырғыштар судан еріген көмірқышқыл газын шығарып, pH-ты көтерудің тиімді тәсілі болуы мүмкін. Суды сілтілендіру коагуляция және флокуляция процестерінің тиімді жұмыс істеуіне көмектеседі, сондай-ақ қорғасын құбырлардан және құбырлардың қосылыстарындағы қорғасын қорытпасынан қорғасынның еріп кету қаупін азайтуға көмектеседі. Жетектік сілтілік темір құбырлардың коррозиясын азайтады. Кейбір жағдайларда, pH-ты төмендету үшін сілтілі суларға қышқыл (көмір қышқылы, тұз қышқылы немесе күкірт қышқылы) қосылуы мүмкін. Сілтілі су (pH 7,0-ден жоғары) құбыр жүйесінен қорғасын немесе мыс суға ерімейді дегенді міндетті түрде білдірмейді. Судың металл беттерін қорғау және уытты металдардың суда еріп кету мүмкіндігін азайту үшін кальций карбонатын тұндыру қабілеті pH, минералдық құрамы, температура, сілтілік және кальций концентрациясының нәтижесі болып табылады.

Жай құм сүзгілері

Жетерлік жер және кеңістік болған жағдайда баяу құм сүзгілерін пайдалануға болады, себебі су сүзгілер арқылы өте баяу өтеді. Бұл сүзгілер физикалық сүзіліске қарағанда биологиялық тазалау процестеріне негізделген. Олар сараптап жасалған, ең жуан құм, аз мөлшерде қиыршық таспен бірге, төменгі жағында, ал ең ұсақ құм – жоғары жағында орналастырылады. Төменгі жағындағы дренаждар тазартылған суды дезинфекцияға жібереді. Сүзілу сүзгі бетінде қалыптасатын жұқа биологиялық қабатқа, зоогель қабаты немесе Шмуцдеке деп аталатын қабатқа байланысты. Алдын ала тазалау дұрыс жасалған жағдайда тиімді баяу құм сүзгісі көптеген апталар немесе тіпті айлар бойы жұмыс істей алады және физикалық тазалау әдістерімен сирек қол жеткізілетін өте төменгі қоректік заттар деңгейіне ие суды өндіреді. Қоректік заттардың өте төмен деңгейі судың өте төмен дезинфекциялық деңгейдегі тарату жүйелері арқылы қауіпсіз түрде жіберілуін қамтамасыз етеді, соның арқасында тұтынушылардың хлор мен хлордың қосымша өнімдерінен туындайтын жағымсыз әсерлеріне байланысты наразылығы азаяды. Баяу құм сүзгілерін кері шаю қажет емес; олардың күтімдік жұмыстары ағын биологиялық өсімдермен тоқталған кезде құмның жоғарғы қабатын сызып алу арқылы жүзеге асырылады.

Банктік сүзгілеу

Банктік сүзгілеуде өзен жағалауындағы табиғи шөгінділер ластағыштарды сүзгілеудің алғашқы кезеңін қамтамасыз етеді. Көбінесе ауыз су ретінде тікелей қолдануға жеткіліксіз таза болғанымен, байланысты өндіру ұңғымаларынан алынған су, өзеннен тікелей алынған суға қарағанда әлдеқайда кем проблема тудырады.

Мембраналық сүзгілеу

Мембраналық сүзгілер ауыз су мен кәріз суларын сүзгілеу үшін кеңінен қолданылады. Ауыз су үшін мембраналық сүзгілер гиардия мен криптоспоридиумды қоса алғанда, 0,2 мкм-ден үлкен барлық бөлшектерді дерлік толығымен жояды. Суды өнеркәсіптік мақсаттарда қайта пайдалану, шектеулі тұрмыстық қажеттіліктер үшін немесе суды төмен жатқан елді мекендер пайдаланатын өзенге құю алдында үшінші деңгейде тазалау үшін мембраналық сүзгілер тиімді құрал болып табылады. Олар өнеркәсіпте, әсіресе сусындар дайындау (соның ішінде құты су) үшін кеңінен қолданылады. Дегенмен, ешқандай сүзгі суда еріген фосфаттар, нитраттар және ауыр металл иондары сияқты заттарды жоя алмайды.

Хлор диоксиді дезинфекциясы

Хлор диоксиді элементтік хлордан гөрі жылдамырақ әсер ететін дезинфекциялаушы зат болып табылады. Ол салыстырмалы түрде сирек қолданылады, себебі кейбір жағдайларда ол хлориттің артық мөлшерін түзуі мүмкін, ал хлорит АҚШ-та қатаң шектеулермен реттелетін қосалқы өнім болып табылады. Хлор диоксиді сулы ерітінді түрінде жеткізілуі мүмкін және газбен жұмыс істеу қиындықтарын болдырмау үшін суға қосылады; хлор диоксиді газының жиналуы спонтанды түрде жарылуы мүмкін.

Хлорландырылуы

Хлорамин дезинфекциялау үшін жиі қолданылатын болып келеді. Хлорамин еркін хлор сияқты күшті тотықтырғыш болмаса да, еркін хлорға қарағанда төменірек тотығу-тотықсыздану потенциалының арқасында ұзаққа созылатын тұрақты қалдық қамтамасыз етеді. Сонымен қатар, ол тригалометан немесе галоуксус қышқылдарын (дезинфекциялаудың жанама өнімдері) оңай түзбейді. Суға хлор салғаннан кейін аммиак қосу арқылы хлорды хлораминге айналдыруға болады. Хлор мен аммиак реакцияласып хлорамин түзеді. Хлораминмен дезинфекцияланған су таратқыш жүйелерде аммиак бактериялардың өсуі үшін қажетті қоректік зат болғандықтан, нитрификация процесі жүруі мүмкін, нәтижесінде нитраттар пайда болады.

Озонды зарарсыздандыру

Озон – тұрақсыз молекула, ол бір атом оттегін оңай беріп, көптеген суда тіршілік ететін организмдерге зиянды әсер ететін күшті тотықтырғыш затты құрайды. Бұл өте күшті, кең спектрлі дезинфекциялау құралы, ол Еуропада және АҚШ пен Канаданың кейбір муниципалитеттерінде кеңінен қолданылады. Озонды дезинфекциялау немесе озонды қолдану – циста түзетін зиянды протозоаларды жоюдың тиімді әдісі. Ол басқа көптеген патогендерге қарсы да жақсы жұмыс істейді. Озонды ультракүлгін сәуле немесе «салқын» электр разряды арқылы оттегінен өндіруге болады. Озонды дезинфекциялау үшін оны осы орында жасап, суға көпіршік арқылы қосу қажет. Озонның артықшылықтарына қауіпті қосымша өнімдердің азаюы және хлорлаумен салыстырғанда дәм мен иіс проблемаларының болмауы жатады. Суда озонның қалдығы қалмайды. Егер суда қалдық дезинфекциялау құралы болмаса, тарату желісіндегі әлеуетті патогендерді жою үшін хлор немесе хлорамин қосылуы мүмкін. Озон 1906 жылдан бері ауыз су станцияларында қолданылып келеді, ал алғашқы өнеркәсіптік озонды станция Францияның Ницца қаласында салынған. АҚШ-тың Тамақ және дәрі-дәрмек басқармасы озонды қауіпсіз деп мойындады және оны тағамды өңдеу, сақтау және дайындау үшін антимикробтық агент ретінде қолданады. Дегенмен, озонды қолдану арқылы азырақ қосымша өнімдер пайда болса да, озонның судағы бромид иондарымен реакцияға түсіп, күдікті канцероген – броматтың концентрациясын түзетіні анықталды. Бромид тұщы су көздерінде озоннан кейін 10 бөліктен асатын бромат (ppb) концентрациясын құруға жеткілікті мөлшерде кездесуі мүмкін. Озонды дезинфекциялау энергияны көп қажет етеді.

Ультрафиолетпен зарарсыздандыру

Көк сәуле (УК) аз лайлы суда кісталарды жоюға өте тиімді. Көк сәуленің дезинфекциялық тиімділігі лайлылық артқан сайын төмендейді, себебі бұл ерітілген заттардың сіңіруі, шашырауы және көлеңке түсіруі нәтижесінде болады. Көк сәулені пайдаланудың басты кемшілігі – озонмен тазарту сияқты, ол суда қалдық дезинфекциялағыш қалдырмайды; сондықтан, кейде бастапқы дезинфекциялау процесінен кейін қалдық дезинфекциялағыш қосу қажет. Бұл көбінесе жоғарыда айтылған хлораминдерді негізгі дезинфекциялағыш ретінде қосу арқылы жасалады. Осылай қолданғанда, хлораминдер хлорлаудың аз ғана жағымсыз әсерлерімен тиімді қалдық дезинфекциялағыш қызметін атқарады. 28 дамып келе жатқан елде 2 миллионнан астам адам күнделікті ішуге арналған суды тазарту үшін күн сәулесімен дезинфекциялауды қолданады.

Иондаушы сәулелену

Ультракүлгін сәуле сияқты, иондаушы сәулелер (Х-сәулелер, гамма-сәулелер және электрондық сәулелер) суды зарарсыздандыру үшін қолданылған.

Бромдау және йодтау

Бром мен йодты да дезинфекциялауға болады. Дегенмен, судағы хлордың Escherichia coli бактериясына қарсы дезинфекциялық әсері, бромның теңдей концентрациясына қарағанда үш еседен астам, ал йодтың теңдей концентрациясына қарағанда алты еседен астам тиімді. Йод көшбас суды тазалау үшін жиі қолданылады, ал бром жүзу бассейндерін дезинфекциялау үшін кеңінен таралған.

Суды тазалаудың портативті құрылғылары

Төтенше жағдайларда немесе қашық жерлерде суды дезинфекциялау және тазалауға арналған портативті құрылғылар мен әдістер қолжетімді. Дезинфекциялау – басты мақсат, себебі дәм, иіс, түсі және шамалы химиялық ластану сияқты эстетикалық мәселелер ішу суының қысқа мерзімді қауіпсіздігіне әсер етпейді.

Қосымша емдеу әдістері

Суды фторидтеу: Көптеген аймақтарда тіс шірігінің алдын алу мақсатымен суға фторид қосылады. Фтор әдетте дезинфекция процесінен кейін қосылады. АҚШ-та фторидтеу көбінесе суда ыдырайтын фтор иондарын түзетін гексафторкремдік қышқыл қосылу арқылы жүзеге асырылады. Суды кондициялау: Бұл – қатты судың әсерін азайту әдісі. Қыздырылатын су жүйелерінде бикарбонат иондарының ыдырауынан карбонат иондары пайда болып, ерітіндіден тұнбаға түсуіне байланысты тұздар жиналуы мүмкін. Қаттылық тұздарының концентрациясы жоғары суды сода күлімен (натрий карбонаты) өңдеуге болады, ол жалпы иондық әсер арқылы артық тұздарды тұншықтырып, өте жоғары тазалықтағы кальций карбонатты өндіреді. Тұнбаға түскен кальций карбонат дәстүрлі түрде тіс пастасын өндірушілерге сатылады. Қатты судың әсерін азайту үшін магниттік және/немесе электр өрістерін қолдануды қамтитын өнеркәсіптік және тұрғын үй суларын тазартудың бірнеше басқа да әдістері бар (бірақ олар жалпы ғылыми тұрғыдан мойындалған жоқ). Свинцорықты азайту: Табиғи түрде қышқыл және төмен өткізгіштігі бар сулы аймақтарда (мысалы, жанартау тауларындағы беттік жаңбыр сулары) су, оны таситын қорғасын құбырлардан қорғасынды еріте алады. Фосфат ионының шағын мөлшерін қосу және pH деңгейін сәл көтеру құбырлардың ішкі беттерінде ерімейтін қорғасын тұздарын түзетін арқылы қорғасынның ерігіштігін едәуір төмендетуге көмектеседі. Радийді жою: Кейбір жер асты суларында радий бар, ол радиоактивті химиялық элемент. Типтік көздеріне АҚШ-тың Иллинойс штатындағы Иллинойс өзенінің солтүстігіндегі көптеген жер асты сулары жатады. Радийді ион алмасу немесе суды кондициялау арқылы жоюға болады. Дегенмен, пайда болған кері шаю суы немесе шлам – төмен деңгейлі радиоактивті қалдықтар болып табылады. Фторды жою: Көптеген аймақтарда суға фтор қосылса да, әлемнің кейбір аймақтарында бастапқы су көздерінде табиғи фтордың деңгейі жоғары болады. Шамадан тыс деңгейі уытты болуы мүмкін немесе тістердің боянуы сияқты жағымсыз косметикалық әсерлерге әкелуі мүмкін. Фтор деңгейін төмендету әдістеріне белсенді алюминий және сүйек көмірі сүзгі материалдарымен өңдеу кіреді.

Басқа су тазарту әдістері

Суды тазартудың тағы да кең таралған әдістері, әсіресе жеке үй шаруашылықтары үшін, төменде тізілген. Кейбір елдерде осы әдістердің бірқатары ірі қалалық сумен жабдықтау жүйелерінде де қолданылады. Ерекше маңыздылары – дистилляция (теңіз суын тұщыландыру) және кері осмос.

Термиялық

Суды қайнау нүктесіне дейін қыздыру (теңіз деңгейінде шамамен 100 °C немесе 212 °F) – ең көне және тиімді әдіс, себебі ол ішек ауруларын қоздыратын көптеген микробтарды жояды, бірақ химиялық зияндарды немесе қоспаларды шығара алмайды. Адам денсаулығы үшін суды толық стерильдеудің қажеті жоқ, өйткені ыстыққа төзімді микробтар ішекке зиян келтірмейді. Су "қатаң" болса (яғни, маңызды мөлшерде еріген кальций тұздары бар болса), қайнату бикарбонат иондарын ыдыратып, кальций карбонаты түрінде ішінара шөгінді түзеді. Бұл қатаң сулы аймақтарда қазан элементтерінде жиналатын "қабық". Кальцийден басқа, қайнату судан жоғары қайнау температурасы бар еріген заттарды алып тастамайды, тіпті олардың концентрациясын арттырады (судың бір бөлігі бу болып ұшып кеткендіктен). Қайнату суда қалдық дезинфекциялағыш қалдырмайды. Сондықтан, қайнатылған суды қанша уақыт сақтаса, соншалықты жаңа патогендер пайда болуы мүмкін.

Адсорбция

Гранулярлы белсенді көмір – жоғары беттік ауданы бар белсенді көмірдің бір түрі. Ол көптеген қосылыстарды, оның ішінде көптеген зиянды қосылыстарды адсорбциялайды. Органикалық ластану, дәм немесе иісі бар муниципалитеттерде белсенді көмірден өткен су жиі қолданылады. Көптеген үй шаруашылығы су сүзгілері мен аквариумдар суды тазарту үшін белсенді көмір сүзгілерін пайдаланады. Ішуге арналған үй сүзгілері кейде күміс металл нанобөлшектері түрінде күміс қамтиды. Егер су көміртек блогында ұзақ уақыт сақталса, ішінде микроорганизмдер өсіп, бұл ластануға әкелуі мүмкін. Күміс нанобөлшектері тамаша бактерияға қарсы материал болып табылады және пестицидтер сияқты зиянды галоорганикалық қосылыстарды зиянды емес органикалық заттарға ыдырата алады. Сүзгіленген суды сүзгеннен кейін дереу пайдалану керек, өйткені қалған микробтардың аз мөлшері уақыт өте көбейе алады. Жалпы алғанда, бұл үй сүзгілері өңделген судың бір стаканындағы хлордың 90% -нан астамын жояды. Сүзгілерді мерзімді түрде ауыстыру қажет, әйтпесе сүзгі ішінде бактериялар өсуіне байланысты судың бактериялық құрамы артуы мүмкін.

Кристалдану

Көмірқышқыл газы немесе басқа да төмен молекулалық салмақты газды ластанған сумен жоғары қысымда және төмен температурада араластырып, жылу бөлінетін реакция арқылы газ гидраты кристалдарын жасауға болады. Гидратты центрифуга арқылы немесе шөгу арқылы бөліп алуға болады. Жылу беру арқылы гидрат кристалдарынан суды босатуға болады.

Окистену орны

In situ химиялық тотығу (ISCO) – озық окистендіру процесі. Ол топырақ және/немесе жер асты суларын тазарту үшін, мақсатты ластаушы заттардың концентрациясын төмендету мақсатында қолданылады. ISCO ластанған ортаға (топырақ немесе жер асты суларына) тотықтырғыштарды енгізу арқылы ластаушы заттарды жоюды қамтамасыз етеді. Ол табиғи ыдырауға қарсы тұратындарының ішінде, әртүрлі органикалық қосылыстарды тазалау үшін пайдаланылуы мүмкін.

Биологиялық оңалту

Биоремедиация - ластанған аумақтан қалдықтарды жою үшін микроорганизмдерді пайдалану. 1991 жылдан бері биоремедиация алкандар, перхлораттар және металдар сияқты зиянды заттарды жоюдың ұсынылған тактикасы болып келген. Биоремедиацияның сәтті болуының себебі - перхлораттардың жоғары ерігіштігі, оларды жоюды қиындатады. Dechloromonas agitata CKB штаммының нақты мысалы ретінде Мэриленд штатында және АҚШ-тың оңтүстік-батысында жүргізілген далалық зерттеулерді келтіруге болады.

Сутек пероксиді

Сутек пероксиді – суды тазартатын кең таралған дезинфекциялық құрал. Ол әдетте химиялық зауыттарда өндіріліп, ластанған суға тасымалданады. Балама тәсілде алтын-палладий катализаторы қолданылатын жерде, ауадағы сутегі мен оттегі атомдарынан синтезделеді. Бұл тәсіл коммерциялық сутек пероксидіге қарағанда Escherichia coli бактерияларын жоюда жылдамырақ және 107 есе тиімді, ал хлорға қарағанда 108 есе жоғары тиімді екені хабарланды. Катализдік реакция басқа да қосылыстарды байланыстырып, ыдырататын реактивті оттегі түрлерін (ROS) де өндіреді.

Қауіпсіздік және даулар

2007 жылдың сәуір айында Америка Құрама Штаттарының Массачусетс штатындағы Спенсер қаласының сумен жабдықталуы, су тазарту жабдылысы істен шыққанда, артық мөлшердегі натрий гидроксидімен (көмірсіз сіңіргіш) ластанды. Көптеген муниципалитеттер дезинфекция үшін еркін хлордан хлораминге көшкен. Алайда, хлорамин кейбір су жүйелерінде коррозияға себеп болатын зат екені анықталды. Хлормин ескі құбырлардың ішіндегі "қорғаушы" қабықшаны еріте алады, нәтижесінде тұрғын үйлерге су жеткізетін құбырлардан қорғасынға ұшырау мүмкіндігі туындайды. Бұл денсаулыққа зиян келтіруі мүмкін, соның ішінде қандағы қорғасын деңгейінің көтерілуіне әкелуі мүмкін. Қорғасын – белгілі нейротоксин.

Минералдандырылған су

Дистилляция судан барлық минералдарды алып тастайды, ал кері осмоз және нанофильтрацияның мембраналық әдістері минералдардың көп бөлігін, тіпті барлығын да алып тастайды. Бұл минералдық құрамынан толық айырылған судың пайда болуына әкеледі, ол ішуге қолайлы су деп есептелмейді. Дүниежүзілік денсаулық сақтау ұйымы 1980 жылдан бері минералдық құрамынан толық айырылған судың денсаулыққа тигізетін әсерін зерттеп келеді. Адамдарға жасалған тәжірибелерде минералдық құрамынан толық айырылған су диурезді және электролиттердің шығарылуын күшейтетіні, қан сарысуындағы калий концентрациясының төмендеуіне себеп болатыны анықталды. Судағы магний, кальций және басқа да минералдар қоректік заттардың жетіспеушілігінен қорғауға көмектеседі. Минералдық құрамынан толық айырылған су токсикалық металдарға қатысты тәуекелді де арттыруы мүмкін, себебі ол құбырлардан, мысалы, қорғасын мен кадмий сияқты заттарды оңай шығарып алады, ал кальций мен магний сияқты еріген минералдар бұл процестің алдын алады. Аз минералды су нәрестелерде қорғасынмен уланудың жекелеген жағдайларына себеп болған, егер құбырлардан қорғасын суға тым көп мөлшерде өтіп кеткенде. Магнийге қатысты ұсынылған мөлшер кемінде 10 мг/л, ал оптималды деңгей 20-30 мг/л; кальций үшін кемінде 20 мг/л, ал оптималды деңгей 40-80 мг/л, ал судың жалпы қаттылығы (магний мен кальцийдің қосындысы) 2-4 ммоль/л болуы тиіс. Судың қаттылығы 5 ммоль/л-ден жоғары болған жағдайларда өт тастары, бүйрек тастары, несеп тастары, артроз және артропатияның көбеюі байқалған. Бұған қоса, тұзды суды тазарту процестері бактериялық ластану қаупін арттыруы мүмкін.

Тарих

Суды сүзгілеуге қатысты алғашқы тәжірибелер 17 ғасырда жасалды. Фрэнсис Бэкон теңіз суын құм сүзгісі арқылы өткізіп тұзсыздандыруға тырысты. Оның тәжірибесі сәтті болмаса да, бұл салаға жаңа қызығушылықтың бастауы болды. Микроскопияның негізін қалаушылар Антони ван Левенгук және Роберт Хук жаңадан ойлап тапқан микроскопты қолданып, судағы майда бөлшектерді алғаш рет байқады, осы арқылы су арқылы таралатын патогендерді түсінуге негіз салды.

Құм сүзгісі

Құм сүзгілерін сумен жабдықтауды тазарту үшін алғаш рет 1804 жылы Шотландияның Пейсли қаласындағы ағартқыш фабрикасының иесі Джон Гибб тәжірибелік сүзгі орнатқанда қолданылған, ал оның артық қалдығын халыққа сатқан. Бұл әдіс келесі екі онжылдық ішінде жеке су компанияларында жұмыс істейтін инженерлер тарапынан жетілдіріліп, әлемдегі алғашқы тазартылған сумен жабдықтау жүйесіне әкелді. Оны 1829 жылы Лондондағы Челси су компаниясы үшін инженер Джеймс Симпсон орнатты. Бұл қондырғы аймақтың барлық тұрғындарына сүзгіленген суды қамтамасыз етті, ал желілік дизайны келесі онжылдықтарда Ұлыбритания бойынша кеңінен көшірілді. Суды тазарту практикасы көп ұзамай кең таралды және жүйелік артықшылықтары 1854 жылғы Брод-стриттегі холера індеті кезінде дәрігер Джон Сноудың жүргізген зерттеулерінен кейін анық байқалды. Сноу аурулардың себебі зиянды "жаман ауа" екенін айтқан сол кездегі басым миазма теориясына күмәнмен қарады. Аурудың микробтық теориясы әлі дамымаған болса да, Сноудың байқаулары оны қалыптасқан теорияны жоққа шығаруға итермеледі. Оның 1855 жылғы "Холераның таралу жолы туралы" атты мақаласы Соходағы холера эпидемиясының таралуында сумен жабдықтаудың ролін нақты көрсетті, су көзінің сапасы мен холера жағдайлары арасындағы байланысты көрсету үшін нүктелік карта мен статистикалық дәлелдерді пайдаланды. Оның деректері жергілікті кеңеске су сорғысын жабуға көмектесті, бұл эпидемияны тоқтатты. "Метрополис су туралы" заңы Лондонның сумен жабдықтау компанияларын реттеуді енгізді, соның ішінде су сапасының ең төменгі стандарттарын алғаш рет белгіледі. Заң "Метрополиске таза және салауатты суды қамтамасыз етуді" мақсат етіп қойды және барлық су 1855 жылдың 31 желтоқсанынан бастап "тиімді сүзгіленуі" керек екенін талап етті. Бұл 1858 жылы су сапасын міндетті түрде тексеру, соның ішінде жан-жақты химиялық талдау жүргізу туралы заңмен күшейтілді. Бұл заң Еуропа бойынша мемлекеттік денсаулық сақтау саласындағы ұқсас шараларға үлгі болды. Сол кезде Метрополитендік кәріз комиссиясы құрылды, суды сүзгілеу бүкіл елде қабылданды және Темзада Теддингтон шлюзінен жоғары жаңа су қабылдау орындары салынды. Суды сүзгі жүйесі арқылы қысыммен өткізетін автоматты қысым сүзгілері 1899 жылы Англияда ойлап табылды. Суды хлорлауды су тазарту зауытында жүзеге асырудың алғашқы әрекеттері 1893 жылы Германияның Гамбург қаласында жасалды, ал 1897 жылы Англияның Мейдстоун қаласы тұңғыш рет бүкіл су көзін хлормен тазартты. Суды тұрақты хлорлау 1905 жылы басталды, өйткені Линкольн қаласында (Англия) бұзылған құм сүзгісі мен ластанған су көзінен қаушатырлық тиф эпидемиясы пайда болды. Александр Крюкшенк Хьюстон эпидемияны тоқтату үшін суды хлорлауды қолданды. Оның қондырғысы тазартылатын суға хлорлы әктас ерітіндісін құйды. Суды хлорлау эпидемияны тоқтатуға көмектесті және сақтық шарасы ретінде 1911 жылға дейін жалғасты, содан кейін жаңа сумен жабдықтау жүйесі енгізілді. АҚШ-та дезинфекция үшін хлорды алғаш рет 1908 жылы Нью-Джерси штатының Джерси қаласын жабдықтау үшін қолданылған Бунтон су қоймасында (Рокавей өзенінде) пайдаланды. Хлорлау 0,2-0,35 ppm мөлшерде әк хлориді (кальций гипохлориті) сұйытылған ерітінділерін бақылаулы түрде қосу арқылы жүзеге асырылды. Емдеу процесін Джон Л. Лиал ойлап тапты, ал хлорлау қондырғысын Джордж Уоррен Фуллер жобалады. Келесі бірнеше жылда хлорлы хлоридті пайдалана отырып хлорлы дезинфекциялау әлемдегі ауыз су жүйелеріне тез енгізілді. Ішімдік суды сұйытылған хлор газын қолдану арқылы тазарту әдісін 1903 жылы Үндістан медициналық қызметінің британдық офицері Винсент Б. Несфилд әзірледі. Оның өз сөзімен айтқанда: "Егер оны қолдану үшін қолайлы құралдар табылса, хлор газы қанағаттандырарлық болар еді". Бұл екі жолмен істеуге болады: оны сұйытып, қорғасынмен қапталған темір ыдыстарға салып, өте нәзік капиллярлық каналға және кранмен немесе бұрандалы қақпақпен жабдықталған. Кранды ашып, цилиндрге қажетті су мөлшерін құясыз. Хлор көпіршіктейді және 10-15 минуттан кейін су мүлдем қауіпсіз болады. Бұл әдіс үлкен ауқымда, мысалы, су тасымалдау машиналары үшін пайдалы болар еді". АҚШ армиясының майоры Карл Роджерс Дарналл, Армия медицина мектебінің химия профессоры, 1910 жылы осы әдістің алғашқы тәжірибелік көрсетілімін жасады. Көп ұзамай Армия медициналық бөлімінің майоры Уильям Лайстер суды тазарту үшін зығыр матаға оралған кальций гипохлориті ерітіндісін қолданды. Көптеген жылдар бойы Лайстердің әдісі АҚШ-тың жердегі күштері үшін стандарт болып келді және зығыр қап (кейде Листер қабы деп те аталады) түрінде жүзеге асырылды. Қап матадан жасалған және 36 галлон су сыйымдылығына ие болған. Ол тесікті болған және кальций гипохлориті ерітіндісінің көмегімен суды тазарту үшін арқандармен көтерілген. Әрбір қапқа сынақ үшін суды тазартуға және пайдалануға арналған кран бекітілген. Бұл қазіргі кездегі қалалық су тазарту жүйелерінің негізі болды.

Әлемдік

Дүниежүзілік денсаулық сақтау ұйымының 2007 жылғы есебінде 1,1 миллиард адам жақсартылған ауыз су көзіне қол жеткізе алмайды; жыл сайын тіркелетін 4 миллиард диареялық аурудың 88% -і қауіпсіз емес су және нашар санитария мен гигиенамен байланысты, ал 1,8 миллион адам әр жыл сайын диареялық аурудан көз жұмады. ДДҰ-ның бағалауынша, осы диареялық аурудың 94% -ін ортаны өзгерту арқылы, оның ішінде қауіпсіз суға қол жеткізу арқылы болдырмауға болады. Суды үйде хлорлау, сүзгілеу, күн сәулесімен дезинфекциялау және оны қауіпсіз ыдыстарда сақтау сияқты қарапайым әдістермен өңдеу жыл сайын көптеген өмірді сақтап қалуға мүмкіндік береді. Су арқылы таралатын аурулардан болатын өлім-жітімді азайту дамып келе жатқан елдердегі халық денсаулығының маңызды мақсаты болып табылады. Әлемдік су тазарту нарығының құны 22 миллиард долларды құрайды. Үндістанда үйде қолданылатын су сүзгілері мен тазартқыштар кең таралған.