Введение

Процесс удаления примесей из воды, получаемой в основном из природных источников.

Очистка воды – это процесс удаления нежелательных химических веществ, биологических загрязнений, взвешенных частиц и газов из воды. Цель состоит в том, чтобы получить воду, пригодную для конкретных целей. Большая часть воды очищается и дезинфицируется для потребления человеком (питьевая вода), но очистка воды может также проводиться для широкого спектра других целей, включая медицинские, фармакологические, химические и промышленные применения. История очистки воды включает в себя множество различных методов. Используемые методы включают физические процессы, такие как фильтрация, осаждение и дистилляция; биологические процессы, такие как медленные песчаные фильтры или биологически активный уголь; химические процессы, такие как флокуляция и хлорирование; а также использование электромагнитного излучения, например ультрафиолетового света. Очистка воды позволяет снизить концентрацию твердых частиц, включая взвешенные частицы, паразитов, бактерий, водорослей, вирусов и грибков, а также уменьшить концентрацию различных растворенных и твердых веществ. Стандарты качества питьевой воды обычно устанавливаются правительствами или международными организациями. Эти стандарты обычно включают минимальные и максимальные концентрации загрязняющих веществ в зависимости от предполагаемого использования воды. Визуальный осмотр не позволяет определить, соответствует ли вода установленным требованиям качества. Простые процедуры, такие как кипячение или использование бытового фильтра с активированным углем, недостаточно для обработки всех возможных загрязнителей, которые могут присутствовать в воде из неизвестного источника. Даже природная родниковая вода, которая в XIX веке считалась безопасной для практического использования, теперь должна быть протестирована, прежде чем определить, требуется ли какая-либо обработка. Химический и микробиологический анализ, хотя и дорогостоящий, является единственным способом получения информации, необходимой для выбора подходящего метода очистки.

Источники воды

Подземные воды: Вода, выходящая из глубоких подземных источников, могла выпасть в виде дождя десятки, сотни или тысячи лет назад. Почвенные и горные породы естественным образом фильтруют грунтовые воды, обеспечивая высокую степень прозрачности, и часто не требуют дополнительной обработки, кроме добавления хлора или хлорамина в качестве вторичных дезинфицирующих средств. Такая вода может выходить на поверхность в виде родников, артезианских источников или извлекаться из скважин или колодцев. Глубокие грунтовые воды, как правило, отличаются очень высоким бактериологическим качеством (то есть патогенные бактерии или патогенные простейшие обычно отсутствуют), но могут быть богаты растворенными веществами, особенно карбонатами и сульфатами кальция и магния. В зависимости от слоев, через которые вода протекала, могут присутствовать и другие ионы, включая хлориды и бикарбонаты. Для того чтобы вода была пригодна для питья, приготовления пищи и стирки, может потребоваться снижение содержания железа или марганца. Также может потребоваться первичная дезинфекция. В случае искусственного пополнения запасов подземных вод (процесс закачки речной воды в водоносный горизонт для хранения в периоды достатка и обеспечения доступности в периоды засухи), грунтовые воды могут потребовать дополнительной обработки в соответствии с действующими государственными и федеральными нормами. Горные озера и водохранилища: Обычно расположенные в верховьях речных систем, горные водохранилища обычно размещаются выше любых населенных пунктов и могут быть окружены защитной зоной для ограничения возможностей загрязнения. Уровень бактерий и патогенов обычно низок, но некоторые бактерии, простейшие или водоросли могут присутствовать. В лесистых или торфяных горных районах гуминовые кислоты могут придавать воде цвет. Многие горные источники имеют низкий pH, который требует корректировки. Реки, каналы и низменные водохранилища: Поверхностные воды низменностей имеют значительную бактериальную нагрузку и могут также содержать водоросли, взвешенные вещества и различные растворенные компоненты. Атмосферное водоснабжение – это новая технология, позволяющая получать высококачественную питьевую воду путем извлечения воды из воздуха путем охлаждения и конденсации водяного пара. Сбор дождевой воды или тумана, собирающего воду из атмосферы, может использоваться, особенно в районах с выраженными сухими сезонами и в районах, где туман наблюдается даже при небольшом количестве осадков. Опреснение морской воды путем дистилляции или обратного осмоса. Поверхностные воды: Водные объекты с пресной водой, открытые для атмосферы и не относящиеся к подземным водам, называются поверхностными водами.

Голы

Целью водоподготовки является удаление нежелательных компонентов из воды и обеспечение ее безопасности для питья или пригодности для конкретных целей в промышленности или медицинских целях. Существует широкий спектр методов удаления загрязнителей, таких как мелкие твердые частицы, микроорганизмы, а также некоторые растворенные неорганические и органические вещества или стойкие фармацевтические загрязнители, сохраняющиеся в окружающей среде. Выбор метода зависит от качества исходной воды, стоимости процесса очистки и требуемых стандартов качества очищенной воды. Перечисленные ниже процессы обычно используются на водоочистных станциях. В зависимости от масштаба станции и качества исходной воды, могут применяться не все или лишь некоторые из них.

Предварительная обработка

Накачка и удержание – Большая часть воды должна быть откачана из источника или направлена в трубопроводы или накопительные резервуары. Чтобы избежать попадания загрязняющих веществ в воду, эта физическая инфраструктура должна быть изготовлена из подходящих материалов и построена таким образом, чтобы исключить случайное загрязнение. Предварительная фильтрация (см. также экранный фильтр) – Первый этап очистки поверхностных вод – удаление крупного мусора, такого как ветки, листья, отходы и другие крупные частицы, которые могут мешать последующим этапам очистки. Большинству глубоких подземных вод предварительная фильтрация перед другими этапами очистки не требуется. Хранение – Вода из рек также может храниться в прибрежных резервуарах в течение нескольких дней или месяцев для обеспечения естественной биологической очистки. Это особенно важно при использовании медленных песчаных фильтров. Резервуары также служат буфером при кратковременных засухах или позволяют поддерживать водоснабжение во время временных инцидентов загрязнения в источнике реки. Предварительное хлорирование – На многих станциях поступающая вода хлорировалась для минимизации роста обрастающих организмов на трубопроводах и резервуарах. Однако из-за потенциального негативного влияния на качество воды (см. информацию о хлоре ниже), эта практика в значительной степени прекращена.

Регулирование рН

Чистая вода имеет pH около 7 (не щелочная и не кислая). Морская вода может иметь значения pH в диапазоне от 7,5 до 8,4 (умеренно щелочная). Пресная вода может иметь широкий диапазон значений pH в зависимости от геологии водосборного бассейна или водоносного горизонта и влияния поступления загрязняющих веществ (например, кислотных дождей). Если вода кислая (ниже 7), для повышения pH в процессе очистки воды можно добавить известь, кальцинированную соду или гидроксид натрия. Добавление извести увеличивает концентрацию ионов кальция, тем самым повышая жесткость воды. Для сильно кислых вод эффективным способом повышения pH может быть принудительная дегазация, путем удаления растворенного углекислого газа из воды. Повышение щелочности воды способствует эффективной работе процессов коагуляции и флокуляции, а также помогает минимизировать риск растворения свинца из свинцовых труб и свинцового припоя в трубопроводной арматуре. Достаточная щелочность также снижает коррозионное воздействие воды на железные трубы. В некоторых случаях кислоту (углекислоту, соляную кислоту или серную кислоту) можно добавлять в щелочную воду для снижения pH. Щелочная вода (с pH выше 7,0) не обязательно означает, что свинец или медь из водопроводной системы не будут растворяться в воде. Способность воды осаждать карбонат кальция для защиты металлических поверхностей и снижения вероятности растворения токсичных металлов в воде зависит от pH, минерального состава, температуры, щелочности и концентрации кальция.

Медленные песочные фильтры

Медленные песчаные фильтры могут применяться там, где имеется достаточно земли и площади, так как вода протекает через них очень медленно. В своей работе эти фильтры полагаются на биологические процессы очистки, а не на физическую фильтрацию. Они тщательно конструируются из слоев песка, причем самый крупный песок вместе с гравием располагается внизу, а самый мелкий – наверху. Дрены в основании отводят очищенную воду для дезинфекции. Фильтрация зависит от формирования тонкого биологического слоя, называемого зооглеальным слоем или шмуцдеке, на поверхности фильтра. Эффективный медленный песчаный фильтр может оставаться в работе в течение многих недель или даже месяцев при хорошо спроектированной предварительной очистке и производит воду с очень низким содержанием доступных питательных веществ, чего редко удается достичь физическими методами очистки. Очень низкое содержание питательных веществ позволяет безопасно подавать воду в распределительные сети с минимальным уровнем дезинфицирующих средств, тем самым снижая раздражение потребителей, вызванное высоким содержанием хлора и продуктов его распада. Медленные песчаные фильтры не подвергаются обратной промывке; их обслуживают путем удаления верхнего слоя песка, когда поток в конечном итоге затрудняется биологическим обрастанием.

Банковская фильтрация

При береговой фильтрации природные отложения в береговой зоне реки используются для первичной очистки воды от загрязняющих веществ. Хотя такая вода, как правило, недостаточно чиста для непосредственного использования в качестве питьевой, вода, добываемая из связанных с этим скважин, представляет собой значительно меньшую проблему, чем вода, взятая непосредственно из реки.

Мембранная фильтрация

Мембранные фильтры широко используются для фильтрации как питьевой воды, так и сточных вод. Для питьевой воды мембранные фильтры способны удалять практически все частицы размером более 0,2 мкм, включая лямблии и криптоспоридии. Мембранные фильтры представляют собой эффективный метод третичной очистки, когда необходимо повторное использование воды в промышленности, для ограниченных бытовых нужд или перед сбросом в реку, используемую населенными пунктами ниже по течению. Они широко применяются в промышленности, в частности при производстве напитков (включая бутилированную воду). Однако никакая фильтрация не способна удалить вещества, действительно растворенные в воде, такие как фосфаты, нитраты и ионы тяжелых металлов.

Дезинфекция диоксидом хлора

Диоксид хлора является более быстродействующим дезинфицирующим средством, чем элементарный хлор. Он используется относительно редко, поскольку в определенных условиях может образовывать избыточное количество хлорита, который является побочным продуктом, содержание которого регулируется на низком допустимом уровне в Соединенных Штатах. Диоксид хлора может поставляться в виде водного раствора и добавляться в воду, чтобы избежать проблем, связанных с обращением с газом; скопления газа диоксида хлора могут самопроизвольно взрываться.

Хлораминация

Использование хлорамина в качестве дезинфицирующего средства становится все более распространенным. Хотя хлорамин не такой сильный окислитель, он обеспечивает более длительный остаточный эффект, чем свободный хлор, благодаря своему более низкому редокс-потенциалу по сравнению со свободным хлором. Он также не образует тригалометаны и галоуксусные кислоты (побочные продукты дезинфекции) в значительных количествах. Переход от хлора к хлорамину можно осуществить путем добавления аммиака в воду после хлорирования. Хлор и аммиак реагируют с образованием хлорамина. В системах водораспределения, дезинфицированных хлораминами, может происходить нитрификация, поскольку аммиак служит питательной средой для роста бактерий, в результате чего образуются нитраты как побочный продукт.

Озоновая дезинфекция

Озон – это нестабильная молекула, которая легко отдает один атом кислорода, образуя мощный окислитель, токсичный для большинства водных организмов. Это очень эффективное дезинфицирующее средство широкого спектра действия, широко применяемое в Европе и в некоторых городах США и Канады. Озоновая дезинфекция, или озонирование, является эффективным методом инактивации вредных простейших, образующих цисты. Он также эффективно действует против почти всех других патогенов. Озон получают путем пропускания кислорода через ультрафиолетовое излучение или "холодный" электрический разряд. Для использования озона в качестве дезинфицирующего средства его необходимо производить на месте и вводить в воду методом барботажа. К преимуществам озона относятся образование меньшего количества опасных побочных продуктов и отсутствие проблем со вкусом и запахом (по сравнению с хлорированием). Остаточный озон в воде не остается. В отсутствие остаточного дезинфицирующего средства хлор или хлорамин могут добавляться в распределительную сеть для удаления потенциальных патогенов в распределительных трубопроводах. Озон используется на водоочистных сооружениях с 1906 года, когда в Ницце (Франция) была построена первая промышленная установка озонирования. Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) признало озон безопасным и разрешило его применение в качестве антимикробного средства для обработки, хранения и переработки пищевых продуктов. Однако, несмотря на то, что при озонировании образуется меньше побочных продуктов, было обнаружено, что озон реагирует с ионами бромида в воде, образуя бромат – вещество, подозреваемое в канцерогенности. Бромид содержится в пресных водоисточниках в концентрациях, достаточных для образования (после озонирования) более 10 частей на миллиард (ppb) бромата, что превышает максимально допустимый уровень, установленный Агентством по охране окружающей среды США (USEPA). Озоновая дезинфекция также энергоемка.

Ультрафиолетовая дезинфекция

Ультрафиолетовый свет (УФ) очень эффективен для инактивации кист в воде с низкой мутностью. Эффективность дезинфекции ультрафиолетовым светом снижается с увеличением мутности из-за поглощения, рассеяния и экранирования, вызываемых взвешенными частицами. Главный недостаток использования УФ-излучения заключается в том, что, подобно озонированию, оно не оставляет остаточного дезинфицирующего средства в воде; поэтому иногда требуется добавление остаточного дезинфектанта после основной дезинфекции. Это часто достигается путем добавления хлорамина, который был рассмотрен выше как основной дезинфектант. При таком применении хлорамины обеспечивают эффективный остаточный дезинфектант с минимальными негативными последствиями хлорирования. Более 2 миллионов человек в 28 развивающихся странах используют солнечную дезинфекцию для ежедневной обработки питьевой воды.

Ионизирующее излучение

Как и ультрафиолетовое излучение, для стерилизации воды используется ионизирующее излучение (рентгеновские лучи, гамма-лучи и электронные пучки).

Бромирование и йодирование

Бром и йод также могут использоваться в качестве дезинфицирующих средств. Однако хлор в воде более чем в три раза эффективнее брома, а более чем в шесть раз эффективнее йода при дезинфекции против кишечной палочки (Escherichia coli). Йод обычно применяется для обеззараживания питьевой воды, а бром – для дезинфекции воды в бассейнах.

Портативная очистка воды

Для дезинфекции и очистки воды в аварийных ситуациях или в удаленных районах доступны портативные устройства и методы очистки воды. Главная цель – дезинфекция, так как эстетические факторы, такие как вкус, запах, цвет и незначительное химическое загрязнение, не влияют на кратковременную безопасность питьевой воды.

Дополнительные варианты лечения

Фторирование воды: во многих регионах фторид добавляют в воду для предотвращения кариеса. Фтор обычно добавляется после дезинфекции. В США фторирование обычно осуществляется путем добавления гексафторкремниевой кислоты, которая разлагается в воде с образованием ионов фтора. Кондиционирование воды: это метод снижения влияния жесткой воды. В системах водоснабжения, подверженных нагреву, соли жесткости могут отлагаться, поскольку разложение бикарбонатных ионов приводит к образованию карбонатных ионов, которые выпадают в осадок. Воду с высокой концентрацией солей жесткости можно обработать кальцинированной содой (карбонатом натрия), которая осаждает избыток солей посредством эффекта общего иона, образуя карбонат кальция высокой чистоты. Осажденный карбонат кальция традиционно продается производителям зубной пасты. Существуют и другие промышленные и бытовые методы очистки воды, которые, как утверждается (хотя и не получили широкого научного признания), включают использование магнитных и/или электрических полей для снижения влияния жесткой воды. Снижение растворимости свинца: в районах с естественными кислыми водами низкой проводимости (например, атмосферные осадки в горных районах, сложенных магматическими породами) вода может растворять свинец из свинцовых труб. Добавление небольшого количества ионов фосфата и незначительное повышение pH помогают значительно снизить растворимость свинца, образуя нерастворимые соли свинца на внутренних поверхностях труб. Удаление радия: некоторые источники подземных вод содержат радий, радиоактивный химический элемент. Типичные источники включают многие источники подземных вод к северу от реки Иллинойс в штате Иллинойс, США. Радий можно удалить с помощью ионного обмена или кондиционирования воды. Однако образующийся промывочный раствор или шлам является слаборадиоактивными отходами. Удаление фтора: хотя во многих регионах фтор добавляют в воду, в некоторых районах мира в исходной воде содержится избыточное количество природного фтора. Избыточные уровни могут быть токсичными или вызывать нежелательные косметические эффекты, такие как потемнение зубов. Методы снижения уровня фтора включают обработку активированным оксидом алюминия и угольным фильтрующим материалом из костной золы.

Другие методы очистки воды

Другие популярные методы очистки воды, особенно для местных частных запасов, перечислены ниже. В некоторых странах эти методы используются и для крупномасштабного муниципального водоснабжения. Особенно важны дистилляция (опреснение морской воды) и обратный осмос.

Тепловой

Доведение воды до точки кипения (около 100 °C или 212 °F на уровне моря) – самый старый и эффективный способ обеззараживания, поскольку он уничтожает большинство микробов, вызывающих кишечные заболевания, но не удаляет химические токсины или примеси. Полная стерилизация воды не требуется для поддержания здоровья человека, так как микробы, устойчивые к высоким температурам, не оказывают влияния на кишечник. В районах с "жесткой" водой (то есть содержащей значительное количество растворенных солей кальция), кипячение приводит к разложению ионов бикарбоната и частичному выпадению их в виде карбоната кальция. Это и есть "налет", который образуется на нагревательных элементах чайников и других приборов в районах с жесткой водой. За исключением кальция, кипячение не удаляет растворенные вещества с температурой кипения выше, чем у воды, а наоборот, увеличивает их концентрацию (из-за испарения части воды). Кипячение не оставляет в воде остаточного дезинфицирующего средства. Следовательно, вода, которая была прокипячена и хранится какое-то время, может вновь загрязниться патогенными микроорганизмами.

Адсорбция

Гранулярный активированный уголь – это форма активированного угля с высокой удельной поверхностью. Он адсорбирует множество соединений, включая многие токсичные вещества. Вода, проходящая через активированный уголь, широко используется в муниципальных системах водоснабжения при наличии органических загрязнений, неприятного вкуса или запаха. Многие бытовые фильтры для воды и аквариумы используют фильтры с активированным углем для очистки воды. В бытовых фильтрах для питьевой воды иногда добавляют серебро в виде наночастиц металлического серебра. При длительном контакте воды с угольным блоком внутри могут размножаться микроорганизмы, что приводит к обрастанию и загрязнению. Наночастицы серебра обладают отличными антибактериальными свойствами и способны разлагать токсичные галогенорганические соединения, такие как пестициды, до нетоксичных органических продуктов. Отфильтрованную воду следует использовать как можно скорее после фильтрации, так как даже небольшое количество оставшихся микробов может со временем размножаться. Как правило, такие бытовые фильтры удаляют более 90% хлора из стакана очищенной воды. Эти фильтры необходимо периодически заменять, иначе бактериальное загрязнение воды может возрасти из-за размножения бактерий внутри фильтрующего элемента.

Кристаллизация

Диоксид углерода или другой газ с низкой молекулярной массой может смешиваться с загрязненной водой под высоким давлением и низкой температурой с выделением тепла для образования кристаллов газового гидрата. Гидрат можно выделить с помощью центрифугирования или осаждения. Вода может быть высвобождена из кристаллов гидрата при нагревании.

Окисление in situ

Химическое окисление in situ (ISCO) — это передовой процесс окисления. Он применяется для восстановления загрязнённых почв и/или грунтовых вод с целью снижения концентрации целевых загрязняющих веществ. ISCO реализуется путём инъекции или иного внесения окислителей в загрязнённую среду (почву или грунтовые воды) для разрушения загрязнителей. Его можно использовать для восстановления широкого спектра органических соединений, включая некоторые, устойчивые к естественному разложению.

Биоремедиация

При биологической рекультивации используются микроорганизмы для удаления загрязняющих веществ из загрязненной территории. С 1991 года биоремедиация рассматривалась как метод удаления примесей, таких как алканы, перхлораты и тяжелые металлы. Биоремедиация оказалась эффективной, поскольку перхлораты обладают высокой растворимостью, что затрудняет их удаление. Примерами применения штамма Dechloromonas agitata CKB являются полевые исследования, проведенные в штате Мэриленд и на юго-западе США.

Перекись водорода

Перекись водорода — распространенное дезинфицирующее средство, способное очищать воду. Обычно её производят на химических заводах и доставляют к источнику загрязненной воды. Альтернативный подход предполагает использование золотисто-палладиевого катализатора для синтеза перекиси водорода непосредственно на месте из атомов водорода и кислорода, содержащихся в воздухе. Было показано, что этот метод быстрее и в 107 раз эффективнее коммерческой перекиси водорода в уничтожении кишечной палочки (Escherichia coli), а также более чем в 108 раз эффективнее хлора. Каталитическая реакция также производит активные формы кислорода (АФК), которые связываются и разлагают другие соединения.

Безопасность и споры

В апреле 2007 года водоснабжение города Спенсер, штат Массачусетс, в Соединенных Штатах Америки, было загрязнено избыточным количеством гидроксида натрия (каустической соды) из-за неисправности оборудования для очистки воды. Многие муниципалитеты перешли от свободного хлора к хлорамину в качестве дезинфицирующего средства. Однако хлорамин, по-видимому, обладает коррозионными свойствами в некоторых системах водоснабжения. Хлорамин может разрушать "защитную" пленку внутри старых водопроводных труб, что приводит к выщелачиванию свинца в воду, поступающую в жилые дома. Это может привести к опасному воздействию, включая повышение уровня свинца в крови. Свинец является известным нейротоксином.

Деминерализованная вода

Дистилляция удаляет все минералы из воды, а мембранные методы обратного осмоса и нанофильтрации удаляют большинство или все минералы. Это приводит к образованию деминерализованной воды, которая не считается оптимальной для питья. Всемирная организация здравоохранения изучает влияние деминерализованной воды на здоровье с 1980 года. Эксперименты на людях показали, что деминерализованная вода увеличивает диурез и выведение электролитов, при этом снижается концентрация калия в сыворотке крови. Магний, кальций и другие минералы, содержащиеся в воде, могут помочь в профилактике дефицита питательных веществ. Деминерализованная вода также может повысить риск воздействия токсичных металлов, поскольку она легче выщелачивает вещества из трубопроводов, такие как свинец и кадмий, что предотвращается благодаря растворенным минералам, таким как кальций и магний. Низкоминерализованная вода была связана с отдельными случаями отравления свинцом у младенцев, когда свинец из труб попадал в воду в особенно высоких концентрациях. Рекомендуемый минимум содержания магния составляет 10 мг/л, оптимальный уровень – 20–30 мг/л; для кальция – минимум 20 мг/л и оптимальный уровень – 40–80 мг/л, а общая жесткость воды (сумма магния и кальция) – 2–4 ммоль/л. При жесткости воды выше 5 ммоль/л наблюдается повышенная частота возникновения желчных камней, почечных камней, мочевых камней, артроза и артропатий. Кроме того, процессы опреснения могут увеличить риск бактериального загрязнения.

История

Первые эксперименты по фильтрации воды были проведены в 17 веке. Сэр Фрэнсис Бэкон пытался опреснить морскую воду, пропуская ее через песочный фильтр. Хотя его эксперимент не увенчался успехом, он ознаменовал начало нового интереса в этой области. Основоположники микроскопии, Антони ван Левенхук и Роберт Гук, использовали недавно изобретенный микроскоп, чтобы впервые увидеть мелкие частицы вещества, взвешенные в воде, заложив основу для будущего понимания переносимых с водой патогенов.

Песочный фильтр

Первое задокументированное использование песчаных фильтров для очистки водоснабжения датируется 1804 годом, когда владелец отбеливающей фабрики в Пейсли, Шотландия, Джон Гибб, установил экспериментальный фильтр, продавая свой излишек публике. Этот метод был усовершенствован в течение следующих двух десятилетий инженерами, работавшими в частных водопроводных компаниях, и завершился установкой первого в мире очищенного общественного водопровода, осуществленной инженером Джеймсом Симпсоном для компании Chelsea Waterworks в Лондоне в 1829 году. Эта установка обеспечивала фильтрованной водой каждого жителя района, а конструкция сети была широко скопирована по всей Великобритании в последующие десятилетия. Практика очистки воды вскоре стала общепринятой, а преимущества системы стали очевидны после расследования врача Джона Сноу во время вспышки холеры на Брод-стрит в 1854 году. Сноу скептически относился к господствовавшей тогда теории миазмов, утверждавшей, что болезни вызываются вредными «плохими испарениями». Хотя микробная теория болезней еще не была разработана, наблюдения Сноу заставили его отвергнуть преобладающую теорию. Его эссе 1855 года «О способе передачи холеры» убедительно продемонстрировало роль водоснабжения в распространении эпидемии холеры в Сохо, используя карту точечного распределения и статистические доказательства для иллюстрации связи между качеством источника воды и случаями холеры. Его данные убедили местный совет отключить водонасос, что быстро положило конец вспышке. Закон о столичной воде ввел регулирование компаний водоснабжения в Лондоне, включая впервые установленные минимальные стандарты качества воды. Закон «обеспечивал поставку в столицу чистой и здоровой воды» и требовал, чтобы вся вода «эффективно фильтровалась» с 31 декабря 1855 года. В 1858 году последовал закон об обязательной проверке качества воды, включая всесторонний химический анализ. Это законодательство создало мировой прецедент для аналогичных государственных мер в области общественного здравоохранения по всей Европе. Одновременно была создана Столичная комиссия по канализации, во всей стране была принята система фильтрации воды, а над Теддингтонским шлюзом были установлены новые водозаборные сооружения на Темзе. Автоматические напорные фильтры, в которых вода под давлением пропускается через систему фильтрации, были изобретены в 1899 году в Англии. Первые попытки хлорирования воды на водоочистных сооружениях были предприняты в 1893 году в Гамбурге, Германия, а в 1897 году город Мейдстоун, Англия, стал первым, кто обработал хлором все свое водоснабжение. Постоянное хлорирование воды началось в 1905 году, когда неисправный медленный песчаный фильтр и загрязненный водопровод привели к серьезной эпидемии брюшного тифа в Линкольне, Англия. Александр Крюкшенк Хьюстон использовал хлорирование воды для прекращения эпидемии. Его установка подавала концентрированный раствор хлорида извести в очищаемую воду. Хлорирование водоснабжения помогло остановить эпидемию, и в качестве меры предосторожности хлорирование продолжалось до 1911 года, когда было введено новое водоснабжение. Первое непрерывное использование хлора в Соединенных Штатах для дезинфекции произошло в 1908 году на водохранилище Буонтон (на реке Рокавей), которое снабжало водой город Джерси-Сити, штат Нью-Джерси. Хлорирование достигалось путем контролируемого добавления разбавленных растворов хлорида извести (гипохлорита кальция) в дозах от 0,2 до 0,35 ppm. Процесс очистки был разработан Джоном Л. Лиалом, а хлорирующий завод спроектировал Джордж Уоррен Фуллер. В течение следующих нескольких лет хлорная дезинфекция с использованием хлорида извести быстро внедрялась в системы питьевой воды по всему миру. Техника очистки питьевой воды с помощью сжатого сжиженного хлорного газа была разработана британским офицером Индийской медицинской службы Винсентом Б. Несфильдом в 1903 году. По его собственным словам: «Мне пришло в голову, что хлор может оказаться удовлетворительным, если будут найдены подходящие средства для его использования. Следующим важным вопросом было, как сделать газ переносным. Это можно было бы сделать двумя способами: сжижением его и хранением в железных сосудах с свинцовой облицовкой, имеющих сопло с очень тонким капилляром и оборудованных краном или винтовой крышкой. Кран открывается, и цилиндр помещается в необходимое количество воды. Хлор вытекает, и через десять-пятнадцать минут вода становится абсолютно безопасной. Этот метод был бы полезен в больших масштабах, например, для цистерн с водой». Майор армии США Карл Роджерс Дарналл, профессор химии в Армейской медицинской школе, продемонстрировал это на практике впервые в 1910 году. Вскоре после этого майор Уильям Дж. Л. Листер из Медицинского департамента армии использовал раствор гипохлорита кальция в льняном мешке для обработки воды. На протяжении многих десятилетий метод Листера оставался стандартным для наземных сил США в полевых условиях и в лагерях, воплощенным в знакомом мешке Листера (также пишется как мешок Листер). Мешок был изготовлен из брезента и мог вмещать 36 галлонов воды. Он был пористым и поддерживался веревками, очищая воду с помощью раствора гипохлорита кальция. К каждому мешку был прикреплен кран, который использовался для промывки воды для тестирования, а также для подачи воды для использования. Это стало основой для современных систем очистки муниципальной воды.

Глобальный

Согласно отчету Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) за 2007 год, 1,1 миллиарда человек не имеют доступа к улучшенным источникам питьевой воды. 88% из 4 миллиардов ежегодных случаев диарейных заболеваний связаны с небезопасной водой, недостаточной санитарией и гигиеной, при этом 1,8 миллиона человек умирают от диарейных заболеваний каждый год. ВОЗ оценивает, что 94% этих случаев диарейных заболеваний можно предотвратить путем изменения условий окружающей среды, в том числе путем обеспечения доступа к безопасной воде. Простые методы очистки воды в домашних условиях, такие как хлорирование, фильтрация и солнечная дезинфекция, а также хранение воды в безопасной таре, могут спасти огромное количество жизней ежегодно. Снижение смертности от заболеваний, передающихся через воду, является важной задачей в области общественного здравоохранения в развивающихся странах. Объем мирового рынка очистки воды составляет 22 миллиарда долларов. Домашние фильтры и очистители воды широко распространены в Индии.