Итак, устранение присутствия в воде цианобактерий и других микроорганизмов обеспечивает ее обеззараживание, которое основано на физических и химических методах очистки или их комбинациях.

Для обеззараживания используют в основном два метода - обработку воды сильными окислителями и воздействие на воду ультрафиолетовых лучей, что в зависимости от категории водопользования имеет свои особенности.

Устранение цианотоксинов при хозяйственно–питьевой водоподготовке

При использовании в хозяйственно-питьевых целях поверхностных вод обеззараживание необходимо всегда, а при использовании подземных вод только тогда, когда этого требуют их микробиологические свойства.

Для очистки поверхностных вод применяют исключительно окислители - хлор, хлорсодержащие реагенты, озон. Для обеззараживания подземных вод используют бактерицидные установки. Обеззараживание небольших порций воды обеспечивают перманганат калия или перекись водорода. Надежным средством уничтожения микробов является кипячение воды.

Обеззараживание хлором

Хлор - ядовитый газ зеленовато-желтого цвета с резким удушливым запахом, в 2,45 раза тяжелее воздуха. Растворимость хлора в воде увеличивается с понижением температуры и повышением давления, а бактерицидность хлора более существенна при малых значениях рН.В большинстве случаев, для обеззараживания поверхностных вод доза хлора составляет 1-3 мг/л, для подземных 0,7-1,0 мг/л.

Основными обеззараживающими веществами являются Cl₂, HClO, ClOˉ, NH₂Cl и NHCl₂, которые называют активным хлором. При этом Сl₂, НСlOˉ и СlOˉ образуют свободный хлор, NH₂Cl и NHCl₂ - связанный хлор.

Сегодня целесообразность хлорирования воды в системах хозяйственно-питьевого водоснабжения активно опровергается из-за возможности образования хлорорганических соединений с канцерогенными свойствами –тригалогенметанов. Например, наиболее частым последствием хлорирования воды является образование хлороформа СHCl₃), который придает воде эфирный запах и сладковатый вкус, а его влияние на организм человека проявляется в нарушении деятельности центральной нервной системы, сердца и почек. Известно, что приблизительно 10 % населения Земли имеют аллергическую реакцию на хлороформ, приводящую к повышению температуры тела (до 40 °C) и появлению рвоты.

Обеззараживание озоном

Озон (О₃) - более сильный окислитель, чем диоксид хлора или свободный хлор. В природе О₃ образуется из кислорода в верхних слоях атмосферы под действием солнечной радиации. Растворимость О₃ быстро снижается с повышением температуры. Озонирование воды заключается в ее перемешивании с озоно-воздушной смесью в контактных камерах при времени контакта 5-20 мин. Для озонирования подземных вод принимают дозу О₃ 0,75-1,0 мг/л, для озонирования поверхностных (предварительно профильтрованных) вод –1-3 мг/л.

Озон является универсальным реагентом, поскольку может быть использован для обеззараживания, обесцвечивания, дезодорации воды, для удаления железа и марганца. Озон разрушает соединения, не подчиняющиеся воздействию хлора (фенолы). O₃ не придает воде запаха и привкуса, но обладает сильными коррозионными свойствами и токсичностью.

Обеззараживание перманганатом калия

Перманганат калия является менее сильным окислителем, чем озон. При использовании КМnО₄ необходимо принимать во внимание высокую цену и дефицитность реагента. Кроме того, требуется высокая точность дозировки, чтобы исключить опасность попадания в очищенную воду остаточного марганца (допустимая концентрация для питьевой воды всего 0,1 мг/л). Довольно часто перманганат калия используют перед или после введения в воду хлора. Это обеспечивает разрушение хлорпроизводных с резким неприятным запахом.

Обеззараживание воды в бактерицидных установках

Ультрафиолетовые (УФ) лучи длиной волн 220-280 нм действуют на бактерии губительно, причем максимум бактерицидного действия соответствует длине волн 260 нм. Данное обстоятельство используется в бактерицидных установках, предназначенных для обеззараживания в основном подземных вод. Источником ультрафиолетовых лучей является ртутно-аргонная или ртутно-кварцевая лампа, устанавливаемая в кварцевом чехле в центре металлического корпуса. Чехол защищает лампу от контакта с водой, но свободно пропускает ультрафиолетовые лучи. Обеззараживание происходит во время протекания воды в пространстве между корпусом и чехлом при непосредственном воздействии ультрафиолетовых лучей на микробы (в т.ч. и цианеи). Поэтому наличие в воде взвешенных веществ, поглощающих световое излучение, снижает эффективность обеззараживания, что делает необходимой постоянную чистку наружной поверхности кварцевого чехла от осаждающегося осадка.

В то же время УФ-излучение не придаст воде остаточных бактерицидных свойств, а также запахов или привкусов. Бактерицидная установка не нуждается в реагентах, она компактна, управление ее работой можно легко автоматизировать.

Профилактика и устранение негативного влияния цианотоксинов в водных экосистемах природных и декоративных водоемов

В случаях сбросов в поверхностные водоемы неочищенных или недостаточно очищенных сточных вод в воде возрастает концентрация органических веществ и возникает массовое развитие цианей. В небольших водоемах, в том числе и декоративных цветение особенно остро проявляется в теплый период года, причинами которого являются все та же органика, а точнее дисбаланс соотношения азота и фосфора в воде. Это ухудшает рекреационное использование водоемов и усложняет последующую водоподготовку (если объект используется для хозяйственно-питьевых нужд). Кроме того, воздействие цианотоксинов негативно сказывается на функционировании всей водной экосистемы.

Природные водоемы. Существуют два разных подхода к восстановлению сильно «цветущих» водоемов. Один из них предусматривает очистку самого водного объекта без изменения состояния прибрежных территорий, другой - основан на современных экологических воззрениях: добиться радикальных изменений в водоеме возможно путем воздействия на весь его водосборный бассейн.

Непосредственно на водосборе все работы должны быть направлены на уменьшение или полное прекращение поступления в водоем биогенных и загрязняющих веществ из рассеянных (с сельскохозяйственных угодий) и точечных (городские, промышленно-бытовые, животноводческие, дренажные стоки) источников. Для этого проводятся следующие мероприятия:

- агромелиоративные (почвозащитные севообороты, буферные полосы из многолетних трав и т.п.);

- лугомелиоративные (залужение земель, биологические фильтры и т.п.); лесомелиоративные (водоохранные, прибрежные, овражно-балочные, стоко-регулирующие лесополосы);

- гидротехнические (водоемы-регуляторы, пруды, очистные сооружения и т.п.);

- почвоохранные (водозадерживающие валы-канавы, донные сооружения и т.п.);

- запретительные (хранение удобрений на полях, внесение азотных удобрений с осени и т.п.);

- рекомендательные (дробный и локальный способы внесения удобрений, капсулированные формы удобрений и т.п.).

Мероприятия в самом водоеме предусматривают:

- инженерные работы (дноуглубление и добыча сапропелей, аэрация придонных слоев воды и т.п.);

- химические мелиорации (внесение сульфата меди, квасцов, извести);

- биоманипуляции(сбор и изъятие из водоема биомассы макрофитов, водорослей, рыбы; альголизация, фиторемедиация и т.п.).

Здесь следует добавить, что в настоящее время нет единого подхода к восстановлению водоемов. В каждом конкретном случае решение проблемы цветения воды нуждается в серьезных научных обоснованиях.

Декоративные водоемы. Для оптимального функционирования водной экосистемы декоративного водоема и предупреждения его цветения обязательными являются профилактические мероприятия. Это, прежде всего, сама водоподготовка, которая должна предвидеть обеззараживание воды. Опираясь на экономические и экологические преимущества, конечно же, оптимальным вариантом является ультрафиолетовое облучение, которое при непосредственном воздействии на воду устраняет присутствие в ней микроорганизмов, в том числе и цианобактерий.

Эффективным оказывается и воздействие аэрации на водную массу пруда, причем регулирование количества используемых аэраторов и расхода поступающего воздуха позволяет оптимизировать процесс в разные сезоны года.

Важным моментом является глубина декоративного водоема, поскольку с ее увеличением возникает стратификация водной толщи на слои с разной освещенностью, температурой и содержанием органических веществ. Со временем, на глубоководных участках (> 1,5 м) образуются донные отложения, богатые органическим веществом. И хотя эти отложения содержат менее 0,2% фосфора, но доля его подвижной фракции достаточна велика (40-60%). Мобильность этой фракции возрастает благодаря восстановительным условиям и слабокислой реакции среды (рН=6,6), что позволяет фосфору донных отложений включиться в биологический круговорот и обеспечить обильное развитие цианей. Снижению интенсивности этих процессов способствует малая глубина озера, в силу которой водная масса представляет собой освещенную (фотическую) зону. Именно фотические зоны имеют сбалансированные продукционно-деструкционные процессы и высокую самоочищающую способность.

Взвешенно должны приниматься решения и по регулированию биопро-дукционного потенциала пруда, т. е. соотношения развития высшей водной растительности и фитопланктонных организмов, а также формирования видового состава рыбного населения. Вообще, при всех биоманипуляциях необходимо придерживаться правила трофического каскада «сверху-вниз» (top-down), суть которого сводится к увеличению численности гидробионтов, потребляющих цианобактерии в пищу и к сокращению численности организмов, поедающих конкурентов цианобактерий.

Кроме того, часто в процессе эксплуатации декоративных прудов возникает необходимость принятия дополнительных мер по улучшению состояния водной экосистемы, что позволяет осуществить определенный опыт хозяев, а также поддержка профессионалов.

Опираясь на изложенную информацию, можно обобщить, что успешность ликвидации негативных последствий цветения воды зависит от целого ряда факторов, которые условно разделены на предупредительные и восстановительные мероприятия. И если в системах хозяйственно-питьевого водоснабжения все решения должны приниматься на основе технологических исследований, то в природных и декоративных водных объектах на первый план выходят научно-обоснованные биоманипуляции.

Очевидно, что в большинстве случаев необходимо определенное сочетание нескольких мероприятий, хотя возможна и разновременность их реализации.

Автор: Ольга Белова

Запатентованная технология водоочистки «Silver Spring» ™