Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Основы технологии и инженерное оформление электрокоагуляции. литературный обзор .. 7
1.1. Применение метода электрокоагуляции для очистки природных и сточных вод 7
1.2. Электролизеры для электрокоагуляции 12
1,3. Особенности процесса коагулирования примесей воды смешанным железо-алюминиевым коагулянтом 33
1.4. Постановка задачи исследования 36
Глава 2. Разработка конструкции мембранного электролизера и исследование технологического режима приготовления раствора смешанного железо-алюминиевого коагулянта 38
2.1, Оценка возможностей электрохимического способа получения раствора смешанного железо-алюминиевого коагулянта в мембранном электролизере с засыпными электродами. Поисковый этап работы , 38
2.2. Электрохимический способ получения раствора смешанного железо-алюминиевого коагулянта в мембранном электролизере с пластинчатыми электродами в периодическом режиме накопления раствора 50
2.3. Электрохимический способ получения раствора смешанного железо-алюминиевого коагулянта в мембранном электролизере с пластинчатыми электродами в непрерывном режиме проточного реактора. 81
Глава 3. Математическое моделирование процесса производства раствора смешанного железо-алюминиевого коагулянта в мембранном электролизере 108
3.1. Физико-химическая характеристика процесса и принципы построения математических моделей электрохимических
реакторов 108
3.2. Математическая модель мембранного электролизера как проточного реактора для производства раствора смешанного железо-алюминиевого коагулянта 111
3.3. Математическая модель мембранного электролизера как периодического реактора для производства раствора смешанного железо-алюминиевого коагулянта 125
Глава 4, Гигиеническая оценка процессов очистки природных и сточных вод с применением смешанного железо-алюминиевого коагулянта, в гигиенических иследованиях 133
4.1, Оценка эффективности обесцвечивания воды с применением раствора смешанного железо-алюминиевого коагулянта, приготовленного в мембранном электролизере 133
4.2. Оценка эффективности удаления пестицидов из воды с применением раствора смешанного железо-алюминиевого - коагулянта, приготовленного в мембранном электролизере 136
4.3 Оценка химической безопасности применения при водоподготовке смешанного железо-алюминиевого коагулянта,приготовленного в мембранном электролизе 146
Выводы 148
Литература 15І
Приложение 164
- Электролизеры для электрокоагуляции
- Электрохимический способ получения раствора смешанного железо-алюминиевого коагулянта в мембранном электролизере с пластинчатыми электродами в периодическом режиме накопления раствора
- Математическая модель мембранного электролизера как проточного реактора для производства раствора смешанного железо-алюминиевого коагулянта
- Оценка эффективности удаления пестицидов из воды с применением раствора смешанного железо-алюминиевого - коагулянта, приготовленного в мембранном электролизере
Введение к работе
Диссертация посвящена разработке и исследованию мембранного электролизера и процесса приготовления раствора смешанного железо-алюминиевого коагулянта, служащего реагентом для очистки природных и сточных вод.
АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. В практике водоснабжения находят применение небольшие установки реагентной очистки воды. Оборудование станций очистки воды такими установками особенно актуально для объектов сельскохозяйственного водоснабжения. Использование реагентов, однако, требует создания службы доставки и хранения. Электрохимические методы позволяют готовить реагенты на месте из доступного сырья, например, гипо-хлорит натрия из поваренной соли для обеззараживания воды.
Для осветления воды также используется электрохимический метод, который называют электрокоагуляцией. Он основан на обработке воды в электролизерах с растворимыми анодами из алюминия или стали. Широкому распространению метода электрокоагуляции препятствуют некоторые технологические сложности, связанные, прежде всего, с пассивацией анодов, а также с относительно высокой стоимостью осветления природных вод из-за низкой электропроводности. Большая часть новых инженерных разработок, защищенных патентами, направлена на решение именно проблем пассивации анодов.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Разработать мембранный электролизер для приготовления раствора смешанного железо-алюминиевого коагулянта. Исследовать периодический и непрерывный режимы работы мембранного электролизера и разработать математическую модель для масштабного перехода от лабораторных установок к промышленным аппаратам. Оценить эффективность и дать гигиеническую оценку применения смешанного железо-алюминиевого коагулянта в процессе водоподготовки.
5 НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Разработан новый технологический процесс
электрохимического приготовления раствора смешанного железо-алюминиевого коагулянта в мембранном электролизере с электрохимически растворимыми железными анодами и химически растворимыми алюминиевыми катодами. Исследованы технологические режимы работы мембранного электролизера как периодического реактора с накоплением продукта и как проточного реактора полного перемешивания. Построена математическая модель процесса, позволяющая переходить от одного масштаба аппаратов к другому. Обоснована эффективность очистки воды с использованием электрохимически приготовленного коагулянта и показана гигиеническая безопасность его применения в процессе водоподготовки.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ. Разработан новый технологический процесс получения раствора смешанного железо-алюминиевого коагулянта для осветления природных, особенно вод с высокой цветностью, и эффективной очистки от галогенсодержащих соединений, образующихся при хлорировании в процессе водоподготовки. Электрохимическое приготовление раствора смешанного железо-алюминиевого коагулянта непосредственно на месте потребления устраняет трудности, связанные с доставкой и хранением коагулянта, эксплуатацией складского и реагентного хозяйства. Наибольшую практическую ценность разработанный технологический процесс и мембранный электролизер для его реализации имеют для небольших потребителей воды, например, объектов сельскохозяйственного водоснабжения.
НА ЗАЩИТУ ВЫНОСИТСЯ: (1) патентный обзор установок для очистки природных и сточных вод электрокоагуляцией и анализ основных тенденций их усовершенствования; (2) новый технологический процесс получения раствора смешанного железоалюминиевого коагулянта и мембранный электролизер для его реализации с алюминиевыми растворимыми катодами и железными растворимыми анодами; (3) результаты экспериментов по исследованию технологического режима работы мембранного электролизера как периодического реактора с накоплением продукта и проточного реактора
полного перемешивания; (4) математические модели процесса для мембранного электролизера как периодического реактора с накоплением продукта и проточного реактора полного перемешивания; (5) оценка эффективности и гигиеническая оценка безопасности применения новой технологии в процессе водоподготовки,
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Результаты диссертационной работы доложены на научно-технической конференции Московского государственного университета природообустройства в 2001 году.
ПУБЛИКАЦИИ. По результатам исследований опубликовано: обзор и 4 статьи.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и списка цитированной литературы. Объем диссертации составляет 170 страницы; он включает 144 страниц основного машинописного текста, 12 рисунка, 94 таблицы, выводы, список цитированной литературы (13 V наименований).
Электролизеры для электрокоагуляции
Большинство устройств для очистки воды электрокоагуляцией представляет собой безнапорные пластинчатые электролизеры горизонтального или вертикального типа [1]. Пластины металла располагаются вертикально на расстоянии 3 - 20 мм одна от другой и удерживаются изолирующими вставками, а электрический ток подводится к каждой пластине (параллельное включение).
С целью упрощения монтажа электрокоагуляторов и уменьшения потребляемого тока применяется биполярное подключение электродов, т.е. подвод тока не к каждой пластине, а через несколько пластин (параллельно-последовательное подключение). Промежуточные пластины растворяются вследствие поляризации в электрическом поле.
Пластинчатые электролизеры в зависимости от расположения электродов и направляющих перегородок могут работать как многопоточные и как однопоточные. При многопоточной схеме движение воды проходит одновременно через все промежутки между электродами (параллельное соединение каналов). Этот тип электролизера конструктивно наиболее прост, но скорость движения воды в нем мала. Для борьбы с пассивацией электродов рекомендуется применять однопоточную схему, при которой вода проходит по лабиринту, образуемому электродами (последовательное соединение каналов). При этом скорость движения воды относительно электродов в (п-1) раз больше, чем при многопоточной схеме (здесь п — число электродных пластин).
Разработаны конструкции электролизеров, в которых предусматривается механическая, гшевмо-гидравлическая или эрозионная (абразивным материалом) очистка электродов от образующихся осадков. Так, например, электроды укрепляют на вращающемся валу, установленном в корпусе. Засорение межэлектродного пространства в этом устройстве предотвращается рас положенной внутри корпуса гребенкой, между зубцами которой движутся электроды.
Применение в качестве электродов листового металла затрудняет широкое использование метода электрокоагуляции. Замена листового металла отходами в виде стружек и обрезков достигается использованием электролизеров с засыпными электродами. Электролизер состоит из ячеек, отделенных одна от другой сепараторами. Каждая ячейка заполняется металлическими опилками. Ток подводят либо к крайним электродам, либо к каждой ячейке. Предусмотрены приспособления для уплотнения засыпки и смены полярности тока. При эксплуатации электрокоагулятора сепаратор забивается гидро-ксидом металла, в связи с этим значительно увеличивается гидравлическое сопротивление ячеек.
Исследования, проведенные в электролизерах с использованием в качестве анода алюминиевых или железных стружек, дали хорошие результаты только при кратковременной работе.
В [1] отмечается, что применение засыпных электролизеров для обработки воды имеет существенные недостатки: пассивация анодов и снижение выхода по току металла; накопление между стружками гидроксидов металлов с адсорбированными на них загрязнениями, что приводит к их слипанию и цементации; увеличение напряжения и расхода электроэнергии за счет возрастания сопротивления ячеек и необходимость специальной обработки материала стружек с целью удаления с их поверхности масел и других веществ.
К настоящему времени разработано большое число конструкций электролизеров для электрокоагуляции и оно постоянно растет. Электролизеры этого типа различаются конструктивными особенностями и режимами эксплуатации. Их принято классифицировать по гидравлическим, механическим, технологическим и другим признакам (приложение, рис.П.1) Наиболее полной считается классификация, приведенная в монографии [7]. Например, их различают по режиму работы, типу реакторов, материалу и конструкции электродов, движению воды в межэлектродном пространстве и в самом реакторе, ориентации, расположении и соединении электродов.
Так, выделяют два гидравлических режима работы: напорный и безнапорный. Реакторы по типу делят на открытого и закрытого типа, а также на реакторы с диафрагмой и без диафрагмы. По движению воды электролизеры делят на конструкции с одним потоком или с несколькими потоками. Возможны и промежуточные (комбинированные) конструкции. Кроме того, движение воды в электролизерах может быть вертикальным (восходящим или нисходящим), горизонтальным и угловым. Электроды по конструкции могут быть сетчатыми, перфорированными и засыпными, по материалу — растворимыми, нерастворимыми или малоизнашиваемыми, по конфигурации — плоскими, цилиндрическими, сферическими и игольчатыми. Ориентация и расположение электродов могут быть следующими: вертикальная, горизонтальная и наклонная; параллельное и угловое расположение. Электрическое соединение электродов может быть монополярным, биполярным и комбинированным. Кроме того, электролизеры различают по типу электрического питания: постоянным, переменным или импульсным током. Встречаются электролизеры предполагающие электроразряд.
Из применяемых конструкций аппаратов для электрокоагуляции с растворимыми электродами наиболее широко используются бездиафрагменные электрокоагуляторы пакетного типа (приложение, рис.П.2). Пакет растворимых электродов собирается с помощью специальных шпилек электродной системы и обеспечивает жесткость конструкции. Однако эксплуатация таких аппаратов показала их низкую надежность в работе из-за забивания продуктами электрохимических реакций участков прохождения соединительных шпилек, а также всего межэлектродного пространства при расстоянии между электродами от 6 до 8 мм. Более удачным техническим решением считаются электрокоагуляторы пазного типа (приложение, рис.П.З). Электродный пакет в таком аппарате укрепляется на раме, в которой фрезеруются специальные. пазы для фиксации электродов Г7]. Для предотвращения пассивации электродов, кроме вращающихся электродов, механических скребков и щеток для снятия отложений, предложено наложение однофазного переменного тока различной частоты или магнитного поля и засыпки магнитных материалов в межэлектродное пространство, применение импульсного электрического тока для питания электродных систем [12,13]. Эти меры считаются эффективными при постоянном составе природных или сточных вод. При колеблющемся составе сточных вод возникают неблагоприятные взаимодействия химических ингредиентов в межэлектродном пространстве, приводящие к пассивации или образованию отложений. Такие явления повторяются периодически или спонтанно, что может привести к выходу из строя электродной системы, нормально функционирующей в течение длительного времени [14,15].
Электрохимический способ получения раствора смешанного железо-алюминиевого коагулянта в мембранном электролизере с пластинчатыми электродами в периодическом режиме накопления раствора
Исследования, проведенные на поисковом этапе работы, позволили сформулировать требования к конструкции мембранного электролизера и параметрам технологического процесса: простота конструкции и максимум технологической, включая экономическую, эффективности. Таким требованиям, по крайней мере, в основных чертах представляет собою конструкция, представленная на рис. 2.3.
Лабораторный электролизер представляет собою сборку из рамок, которые разделены мембранами. Пространство этих рамок является катодным и анодным пространством мембранного электролизера. Электролит в катодные и анодные камеры электролизера подается снизу вверх (показано на рис. 2.3), а удаляется перетоком через переливные патрубки, которые крепятся в верхней части рамок электролизера. Конструкция мембранных электролизеров полупромышленного и промышленного масштаба в общих чертах должна повторять конструкцию лабораторного образца. Отличие может заключаться только в деталях, которые должны решать задачи удобства эксплуатации, т.е. фактически должны сводится к обвязке электролизера трубопроводами, которые должны быть рассчитаны на определенный масштаб обслуживаемого объекта водоснабжения.
Методика экспериментальных исследований и результаты эксперимента для режима периодической работы мембранного электролизера Методика экспериментальных исследований на этапе получения раствора смешанного железо-алюминиевого коагулянта сводилась к следующему. Пластинчатые электроды: алюминиевые катоды и железные аноды — завешивались в соответствующие чередующиеся камеры электролизера. Электрически электроды каждого пакета (катодного и анодного) включались параллельно. Гидравлическая схема соединения камер электролизера по потоку раствору также была выбрана параллельной.
Камеры электролизера заполнялись раствором хлорида натрия (NaCI) различной концентрации (10; 5 и 2 г/л) через нижние патрубки до уровня верхних патрубков. После заполнения электролитом электролизер подключался к источнику постоянного тока и проводился электролиз. По мере прохождения электролиза фиксировались напряжение и ток на электролизере. По истечении некоторого времени (порядка 3-4 часов) электролиз останавливали. Электроды извлекали, отмывали от осадков, высушивали и взвешивали. По потере массы рассчитывали концентрацию алюминия и железа, соответственно, в католите и анолите. Кроме того, концентрацию алюминия и железа определяли аналитически ( 2.1). Измеряли также водородный показатель (рН) католита и анолита.
На этом собственно заканчивался эксперимент по получению раствора смешанного железо-алюминиевого коагулянта. Далее в отдельных случаях проводили эксперимент по коагуляции и обесцвечиванию воды в соответствии с методикой, описанной в 2.1. периодической работы мембранного электролизера Результаты эксперимента для некоторых опытов представлены в табл. 2.7-2.15. Рис.2.4. Изменение тока, проходящего через электролизер в периодическом режиме эксплуатации.
При электролизе в опыте 1 было израсходовано 3642 Кл электричества. Отсюда получаем, что количество электронов, которые участвовали в анодной реакции (теоретический выход по току в эквивалентах), составляет где пт - теоретический выход по току электрохимической реакции, qz - суммарное количество электричество, прошедшее через электролизер в ходе всего опыта, F - заряд 1 моля электронов или заряд 1 экв ионов любого заряда.
В соответствии с конструкцией лабораторного электролиза ( 2.1) получаем, что анодная реакция идет на пяти поверхностях. Из этих соображений получаем, что для одной поверхности выход металла составляет где N- число электродных поверхностей. В таком случае выход по току (л) составляет
В предположении, что при электролизе железо окисляется до ионов железа (III) - Fe3+, аналогичный расчет дает следующие значения тех же величин
Математическая модель мембранного электролизера как проточного реактора для производства раствора смешанного железо-алюминиевого коагулянта
Для построения модели используем уравнение конвективной диффузии с дополнительным членом, учитывающим химическую кинетику производства продукта. В одномерном случае это уравнение имеет вид где С - концентрация целевого компонента, t, х - время и координата, v -скорость потока жидкости, D - коэффициент диффузии, q - удельная мощность источника (стока).
Для процесса анодного растворения железа это уравнение будет иметь вид здесь электрохимическая кинетика представлена членом ——, где і - плот VAnF ность анодного тока, SA - площадь поверхности анода, VA - объем анодной камеры, п - число электронов в электрохимической реакции, F - число Фарадея. Размерность этого члена моль/мэс:
Проточные реакторы работают в стационарном режиме, поэтому Математические модели проточных реакторов полного перемешивания и полного вытеснения различаются значением диффузионного критерия Пекле (Ре). Для реактора полного перемешивания Ре- 0, а для реактора полного вытеснения Ре - да. Для оценки критерия Пекле введем безразмерные переменные: где Сы, х0, i0 - характеристические значения соответствующих величин. Тогда уравнение (3.4) приобретает вид (С = уС10; х = х0; і = ji0) или где Pe - критерий диффузионного подобия Пекле, Da - критерий кинетического подобия Дамкелера, получим
Для оценки критерия Пекле используем соотношение где Рг - критерий Прандтля, Re - критерий Рейнольдса. Для воды и водных растворов Рг имеет порядок 1-Ю3. Оценку критерия Рейнольдса выполним в соответствии с выражением где v - средняя скорость потока электролита относительно анода, v - кинематическая вязкость воды (раствора электролита), dA - приведенный диаметр канала течения: здесь FA - площадь канала течения, Пд - смоченный периметр канала течения.
При расчете гидродинамического режима проточного электролизера оценивали расход, исходя из результатов эксперимента, которые были получены при работе электролизера в периодическом режиме накопления раствора смешанного коагулянта. Для получения раствора смешанного коагулянта с концентрацией 50 г/л (соотношение 1:1 по массе) объемный расход составил 0,4 10" л/с ( 2.3, раздел 2.3.1, стр. 87) или 2,4 мл/мин . В экспериментах электролиз вели с объемным расходом электролита 5,0; 6,8 и 2,0 мл/мин ( 2.3, раздел 2.3.1, стр. 90 и далее).
Оценим значение критерия Рейнольдса для этих расходов. Конструкция лабораторного мембранного электролизера такова, что он имеет 6 камер, соответственно, 3 анодных и 3 катодных (рис. 3.1). Крайние железные аноды и алюминиевые катоды работают одной стороной своей поверхности, а промежуточные электроды — двумя поверхностями. Таким образом, в электролизере имеется 5 анодных и 5 катодных гидравлических каналов (параллельное и прямоточное гидравлическое включение). Через один катодный или анодный канал проходит 1/10 часть общего расхода.
Выполним расчеты для общего расхода 2,4 мл /мин (Qr =4Ю 8м3/с). Через один канал проходит расход ($,=410 м3 /с. Для расчета критерия Рейнольдса необходимо оценить приведенный диаметр канала (3.12). В соответствии с геометрией канала (рис. 3.2) имеем FA =5-10" м1, ПА = 2,1Ю_1м.
Для расчета критерия Рейнольдса необходимо иметь значение кинематической вязкости (v =—, где ц - динамическая вязкость, d - плотность). Для оценки этой величины приняли, что гидродинамические параметры раствора электролита не сильно отличаются от параметров воды. Дня раствора электролита приняли значения динамической вязкости воды (Т = 5 С) ч = 1,5 мПа-с и плотности воды d = 1-103кг/м3. Кинематическая вязкость (v = —) составила у = 1,5-10 ма/с. Расчет дает Re = 1,3-10 . При значениях
Re = 1-Ю 2 +1-10"1 характер течения отвечает стохсовскому «ползущему» течению. Таким образом, невозмущенное течение в канале электролизера является ползущим течением. Для расходов 5,0 мл /мин (0,83-10 7м3/с), 6,8 мл/мин (1,13-10 7м3/с) и 2,0 мл/мин (0,33-10 7м3/с) значения критерия Рейнольдса, соответственно, равны 2,7-10 г; 3,7-Ю-1; 1,1-10-2 (имеют один порядок).
Значение диффузионного критерия Пекле оценили из соотношения (3,10). Для жидкостей (в частности, для воды) значение критерия Прандтля имеет порядок Pr =1-103. Оценки критерия Пекле приведены в табл. 3.1.
Таким образом, значения критерия Пекле для невозмущенного течения имеют оценку Ре 1. Отсюда следует, что гидродинамический режим каналов электролизера, в которых идет анодный процесс электролитического растворения железа, могут быть приняты работающими в режиме идеального реактора полного вытеснения (пробковый режим) с погрешностью — 3 — 10 %. Такое допущения является приемлемым, поскольку выделение газа при электролитическом растворении железа наблюдается только в первые моменты времени. В стационарном режиме работы выделение электродного газа в выделение газа. В этом случае при всплывание пузырьков водорода (Н2) происходило конвективное перемешивание раствора электролита вдоль потока течения. В связи с этим можно предположить, что эффективный коэффициент конвективной диффузии вдоль потока имеет достаточно большие значения. Критерий Пекле в данном случае можно оценить, исходя из следующих соображений. Для расчета критерия Ре используется соотношение если известно значение эффективного коэффициента конвективной диффузии (D ); здесь v - скорость течения потока, Н - длина канала течения.
Для оценки будем полагать, что перемешивание, производимое всплывающими пузырьками газа, эквивалентно коэффициенту конвективной диффузии
Оценка эффективности удаления пестицидов из воды с применением раствора смешанного железо-алюминиевого - коагулянта, приготовленного в мембранном электролизере
Основные критерии качества питьевой воды состоят в следующем: питьевая вода должна быть безопасна в эпидемиологическом отношении, безвредна по химическому составу и обладать благоприятными органолепти-ческими свойствами. На их основе в нашей стране созданы нормативные документы в области качества питьевой воды [113]. Эти же критерии положены в основу Руководства по контролю качества питьевой воды, изданного Всемирной организацией здравоохранения [114].
При оценке степени риска здоровью населения среди других видов загрязнений наиболее важную роль играют микробиологические загрязнения. Известно, что опасность заболеваний от микробиологических загрязнений воды во много тясяч раз выше (до 100000 раз), чем при загрязнении ее химическими соединениями различной природы.
Дезинфекция воды на одном или двух технологических этапах водо-подготовки проводится на всех водопроводных станциях с начала XX века. В настоящее время наиболее распространенный метод дезинфекции основан на использовании хлорирования. Существующая практика дезинфекции питьевой воды в большинстве развитых стран, например, в США, распределяется следующим образом: 98,6% питьевой воды подвергается хлорированию, озонирование составляет только 0,37%, остальные методы - 0,75%» [115]. Причина состоит в том, что хлорирование — наиболее экономичный и эффективный метод обеззараживания питьевой воды в сравнении с любыми другими известными методами. Хлорирование обеспечивает микробиологическую безопасность воды в любой точке распределительной сети в любой момент времени благодаря эффекту последействия. Все остальные методы обеззараживания воды, не исключая озонирование и ультрафиолет, не обеспечивают обеззараживающего последействия и, следовательно, требуют дополнительного хлорирования на одной из стадий водоподготовки. Это правило не является исключением и для России, где все имеющиеся системы озонирования питьевой воды муниципальных водораспределительных сетей работают совместно с оборудованием для хлорирования.
Одним из недостатков хлорирования воды является образование побочных продуктов - галогенсодержащих соединений (ГСС), большую часть которых составляет тригалометаны: хлороформ, дихлорбромметан, дибром-хлорметан и бромоформ. С гигиенической точки зрения среди общей массы ГСС были выделены десять высокоприоритетных соединений [116-117], а в последнем издании Руководства по контролю качества питьевой воды ВОЗ приведены сведения о 19 веществах — продуктах хлорирования, потенциально опасных для здоровья населения. Это — тригалометаны, хлорфенолы, соединения из групп галоуксусных кислот, галоацетонитрилов, галогенирован-ньгх альдегидов, кетонов, фуранонов [114]. Хлороформ, поскольку его содержание во многих случаях превышает содержание всех остальных ГСС до 30 раз, обладающий и канцерогенным действием, был принят как ведущее приоритетное ГСС. ГСС образуются под действием хлора из предшественников, которыми являются многие вещества природного происхождения, всегда в естественных условиях присутствующие в воде и обусловливающие цветность воды. Это - гуминовые и фульвокислоты, таннины, хиноны, дубильная, карбоксильная, лимонная и аминокислоты, Д-глюкоза, экстрацеллюляр-ные продукты жизнедеятельности различных видов водорослей, в том числе сине-зеленых и др. Дополнительными источниками предшественников ГСС могут служить производственные сточные воды, содержащие лигнины, смоляные и жирные кислоты, фенолы, анилин [116, 118]. Большинство сточных вод имеют компоненты, способные трансформироваться в ГСС. Однако к настоящему времени эта проблема далека до полного решения, и хотя уже на чинают появляться новые данные о предшественниках ГСС промышленного происхождения [119], пока нет исчерпывающего перечня антропогенных загрязнений, способных трансформироваться в ГСС при хлорировании.
Некоторые ГСС обладают способностью вызывать наиболее неблагоприятный из всех отдаленных эффектов - развитие злокачественных опухолей. Так, являются вероятными канцерогенами для человека хлороформ, че-тыреххлористый углерод, 2,4,6-трихлорфенол, бромдихлорметан. Все они отнесены к группе 2Б по классификации МАИР. Возможно, канцерогенным действием обладают и галоуксусные кислоты. В настоящее время имеются данные, указывающие на связь между хлорированием питьевой воды и увеличением заболеваемости населения раком. Так, в эпидемиологических исследованиях, проведенных в Айове (США), установлено, что у людей, употреблявших хлорированную питьевую воду в течение более 40 лет, риск развития рака мочевого пузыря увеличивался в 2 раза [120].
Вместе с тем, хлорирование пока остается наиболее доступным и простым способом обеззараживания воды. Даже, несмотря на то, что ужесточение уже существующих нормативов и введение новых нормативов ГСС приведет к значительным технологическим и экономическим трудностям при доведении качества хлорированной воды до соответствия гигиеническим требованиям, малореально ожидать быстрого переоборудования всех водопроводных станций и канализационных сооружений для перехода на другие способы обеззараживания. Поэтому на первом этапе совершенствования стратегии выбора оптимальных методов обеззараживания, необходимо реа-лизовывать все доступные приемы защиты населения от воздействия ГСС питьевой воды. В частности, к ним относится и разработка новых технологий очистки хлорированной питьевой воды. В то же время создание новых технологий требует оценки их безопасности, для здоровья населения. Поэтому представлялось необходимым дать оценку эффективности предложенной технологии и гигиеническую оценку в отношении ее химической безопасности.
Аналитические исследования воды на разных этапах технологического процесса ее обработки выполнены в лаборатории физико-химических исследований ГУ НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н.Сысина РАМН. Лаборатория аккредитована на проведение аналитических исследований объектов окружающей среды в системе сертификации ГОСТ Р Госстандарта России (аттестат аккредитации испытательной лаборатории № РОСС. RV. 0001.21ЭК13) и в системе Государственной санитарно-эпидемиологической службы РФ (аттестат аккредитации испытательной лаборатории № РОСС RU.0001.511603). Анализы выполнены с использованием метрологически аттестованного оборудования на хромато-масс-спектрометре LKB-2091 (Швеция) с системой обработки данных PDP 11/34 (США), газовом хроматографе фирмы Хьголетт-Паккард 5890 серии II с масс-селективным детектором HP 5972 и газовом хроматографе Цвет-3700 с электронно-захватным детектором. Исследования проведены в соответствии с методическими указаниями, утвержденными Минздравом России на проведение аналитического контроля качества окружающей среды [121-122].
Отметим, что, учитывая многокомпонентность химического загрязнения воды водных объектов и возможность образования веществ неизвестного состава на разных стадиях технологического процесса водоподготовки, было целесообразным использование так называемого обзорного анализа, ориентированного на идентификацию максимально полного спектра загрязняющих веществ [123].
