Пречиствателните станции за питейни води се използват за отстраняване на частици и организми, които водят до заболявания. Те защитават благосъстоянието на обществото и предоставят чиста питейна вода за околната среда, хората и останалите живи организми. В допълнение, те също така осигуряват питейна вода, която е приятна за сетивата: вкус, зрение и обоняние и обезпечават безопасна, надеждна питейна вода за общностите, които обслужват.
Пречистването на вода като понятие означава действие или процес, чрез който водата става по-питейна или полезна, поради нейното очистване, избистряне, омекотяване или обезмирисяване.
Осигуряването на питейна вода за населението е една от най-важните задачи на обществото и проектирането на водоснабдителните системи трябва да следва не само правилата на инженерните науки, но също така се нуждае от технически познания и практически опит в това отношение. Водите се пречистват по различен начин в различните общности в зависимост от качеството на водата, която навлиза в станцията. Например; подпочвените води изискват по-малка обработка, отколкото водите от езера, реки и потоци. С цел да се анализират всички тези технически аспекти на системите за пречистване на питейни води и за предоставянето на наръчник за пречиствателните станции за пречистване на питейни води, проектът PURE-H2O получи безвъзмездна европейска помощ от Турската Агенция и създаде съответното компетентно партньорство за реализиране на проекта и цялостно представяне на системата от пречиствателните станции за питейни води на инженери и техници, както следва:
ORKON INTERNATIONAL ENGINEERING TRAINING CONSULTING INC., АНКАРА ТУРЦИЯ (Промотор)
УНИВЕРСИТЕТ ГАЗИ, АНКАРА ТУРЦИЯ
УНИВЕРСИТЕТ НИГДЕ, НИГДЕ ТУРЦИЯ
PLANART, АНКАРА ТУРЦИЯ
ЦЕНТЪР ЗА ИЗСЛЕДОВАТЕЛСКА И РАЗВОЙНА ДЕЙНОСТ "БИОИНТЕХ" ООД. (БИОИНТЕХ), СОФИЯ БЪЛГАРИЯ
ОТВОРЕН УНИВЕРСИТЕТ НА ХОЛАНДИЯ, ХЕЕРЛЕН, ХОЛАНДИЯ


Снимка 1: Пречиствателни станции за питейни води
Статистика в световен мащаб за питейната вода:
Снимка 2: Световната карта, показваща недостига на вода
Източник: http://thewaterproject.org and http://water.org
Снимка 3: Графично представяне на пречиствателна станция за питейни водиГрафичен източник: www.waterandhealth.org
Накратко, етапите на функциониране на инсталациите за пречистване на питейни води, можем да определим както следва:
Коагулация: отстранява прах и други частици, суспендирани във водата. За тази цел към водата се добавят алуминий и други химикали, за да се образуват малки лепкави частици, наречени "флокули", които привличат частиците замърсители. Общото тегло на замърсителите и флокулите стават достатъчно голямо, за да потънат на дъното по време на утаяването.
Утаяване: Тежките частици (флокулите) се утаяват на дъното и бистрата вода се придвижва към следващия етап - филтрация.
Филтрация: Водата преминава през филтри, някои направени от слоеве пясък, чакъл и дървени въглища, които помагат за премахване на още по-малки частици.
Дезинфекция: за унищожаване на бактериите и другите микроорганизми, присъстващи във водата се прилагат ниски концентрации на активен хлор или се използва друг метод за дезинфекциране.
Съхранение: Водата се съхранява в затворени цистерни или резервоари за протичане на дезинфекцията. Водата след това преминава през тръбопроводите в домовете и предприятията на потребителите.
Снимка 4: Схематичен план на устройство на пречиствателна станция за питейни води в град Айдън, Турция одобрен от Генералната дирекция на държавните хидравлични съоръжения на Република Турция
Веществата, които се отстраняват по време на процеса на пречистване на питейните води, включват суспендирани твърди вещества, бактерии, водорасли, вируси, филаментозни гъби, минерали като желязо, манган и сяра и други химически замърсители, като например торове. Прилагат се мерки, за да се гарантира качеството на водата не само по време на процеса на пречистване, но също и по време на нейното транспортиране и разпределение след пречистването. Поради това обичайна практика е да има остатъчни дезинфектанти в пречистената вода, за да се елиминира всяко бактериологично замърсяване по време на разпределението й.
Таблица 1 Някои най-често срещащи се замърсители на водите, откривани в пречиствателните станции за питейни води и възможности за тяхното отстраняване.
| Замърсител | Вариант на обработка |
|---|---|
| Арсен | Кo-утаяване / Адсорбция |
| Мед | Контрол на корозията |
| Желязо | Окисление/Филтрация |
| Олово | Контрол на корозията |
| Нитрат | Йонообмен / обратна осмоза |
| Манган | Окисление /Филтрация/Адсорбция |
| Мътност | Филтрация |
Пречистването на водата, за да стане тя годна за пиене, е многостепенен процес, който често включва химични, физични и биологични методи.
Химичните процеси включват окисление, коагулация и дезинфекция. Физичните процеси се състоят от флокулация, утаяване, филтриране, адсорбция и дезинфекция с използването на ултравиолетова светлина. Биологично активният въглен (БАВ) и филтрирането през пясъчен слой се включват към биологичните процеси.
Видовете пречистване зависят от източника и размера на водната система. Например, ако източникът на вода е на повърхността, той е изложен по-пряко на отток по време на валежни периоди и на атмосферните влияния; следователно, тези източници (като езера, реки, язовири и т.н.) са по-лесно замърсяеми и ще се нуждаят от допълнително пречистване с цел да се направи водата годна за питейни нужди. От друга страна, подземните водоизточници са по-склонни да изискват минимална обработка, тъй като не се изложени на атмосферни влияния и преминават през естествения процес на утаяване и пречистване на водата през почвата.
В световен мащаб се използват комбинации от различни процеси за пречистване на питейна вода за битови нужди. Изброените по-долу са само част от такива процеси.
Няма единно решение/процес по отношение на пречистването на водата, особено когато тя се получава от различни източници. В допълнение, проучвания на възможностите за пречистване трябва да се извършват по време на различните сезони, за да се стигне до най-подходящия процес.
Технологиите за пречистване на питейни води са добре развити. На разположение са типови проекти, които се използват от много водно-пречиствателни съоръжения (обществени или частни). В допълнение, редица частни компании предоставят патентовани технологични решения. Автоматизацията на пречистването на води и отпадъчни води е широко разпространена в икономически напредналите страни. Степента на прилагане на автоматизирани процеси обикновено се определя от капиталовите и оперативните разходи за мониторинг на качеството на наличните технологии.
Наличието на безопасна питейна вода с високо качество и в достатъчно количество е от съществено значение за нашето ежедневие, за пиенето на вода и приготвянето на храна. Питейната вода се използва и за много други цели, като например миене, почистване, хигиена или поливане на растения.
Европейският съюз има дълга история относно политиките си за питейната вода. Тези политики гарантират, че водите предназначени за консумация от човека, могат да бъдат консумирани без опасност за живот и са с високо ниво на защита по отношение на здравето. Основните жалони на тези политики са:
В древногръцките и индийски писмени източници, датиращи от 2000 г. пр.хр., са били препоръчани методи за пречистване на водата. Хората тогава са знаели, че загряването на водата може да я пречисти, те са имали познания и за филтрацията с помощта на пясък и чакъл, за кипенето и прецеждането. Основният мотив за пречистване на водата е било подобряване на нейния вкус, защото хората не са правели разлика между мръсна и чиста вода. Мътността е била основната движеща сила за иницииране на най-ранните исторически процедури по пречистване на води. За микроорганизмите и химическите замърсители информацията е била оскъдна.
След 1500 г. пр.хр., египтяните първи открили принципа на коагулацията. Те прилагали химическа стипца за утаяване на суспендираните частици. След 500 г. пр.хр., Хипократ открил лечебните сили на водата. В периода 300-200 г. пр.хр., в Рим се построяват първите акведукти. Архимед изобретява своя воден ключ. През Средновековието (500-1500 г.сл.хр.), водоснабдяването не е толкова сложно, колкото преди. Тези векове са известни още като Тъмните векове, поради липсата на научни иновации и експерименти. След това, през 1627 г. историята на пречистването на водата продължава с експериментите на сър Франсис Бейкън по обезсоляване на морска вода. Той се опитал да премахне солни частици с помощта на прост вид пясъчна филтрация.
През 1676 г, Ван Льовенхук пръв наблюдава водни микроорганизми чрез изобретения от него 6 години по-рано микроскоп. В началото на XVIII в се прилагат първите водни филтри за домашно приложение. През 1804 г. в Шотландия е построена първата действаща пречиствателна станция за битови води, проектирана от Робърт Том. През 1854 г. се установява, че епидемията от холера се разпространява чрез водата. Британският учен Джон Сноу установява, че пряката причина за избухването на тази епидемия е замърсяване на водната помпа от отпадъчни води. Той прилага активен хлор за пречистване на водата и този подход отваря пътя за дезинфекция на водата. Тъй като водата в помпата се характеризирала с нормален вкус и мирис, експериментаторът стига до окончателното заключение,че добрият вкус и мирис сами по себе си не гарантират безопасна питейна вода. Откритието стои в основата на това правителствата да започват да инсталират общински водни филтри (пясъчни филтри и хлориране), а оттам и да прилагат първите държавни нормативни изисквания към обществено достъпната вода.
През последното десетилетие на ХІХ в. Америка започва изграждането на големи пясъчни филтри за защита на общественото здраве. Този подход се оказа успешен. Вместо бавното пясъчно филтриране, вече се прилага бързо пясъчно филтране. Филтърният капацитет се подобрява чрез почистване с мощна струя пара. Впоследствие, д-р Фулър установява, че бързото пясъчно филтриране работи много по-добре, когато е предшествано от коагулационни и утаечни техники. В същото време, такива болести като холера и тиф, които се пренасят чрез вода, намаляват или се срещат по-рядко с разпространението на подхода за хлориране на водата.
Но успехите, дължащи се на въвеждане на хлорирането, не са дълготрайни. След известно време на приложение се откриват негативните ефекти от този елемент. Хлорът се изпарява много по-бързо, отколкото водата и това води до влошаване на състоянието й и е причина за заболявания на дихателната система. Експерти по водите започват да търсят алтернативни дезинфектанти на водата. През 1902 г. в Белгия във водоснабдителната система се към питейната вода се подава калциев хипохлорит и железен хлорид, с цел коагулация и дезинфекция. През 1906 г. озонът за първи път е приложен като дезинфектант във Франция. Освен това, хората започват да инсталират домашни филтри за вода и душ-филтри, за да предотвратят негативните ефекти от хлора във водата.
През 1903 г. се изобретява омекотяването на водата като техника за обезсоляването й. От 1914 г. се въвеждат стандарти обществените водоснабдителни системи за питейната вода, на основата на растежа на колиформи. Едва през 1940-те стандартите за питейна вода започват да се прилагат към самата питейна вода. През 1972 г., в Съединените щати е приет Закон за чистотата на водите. През 1974 г. е формулиран Закона за безопасна питейна вода (SDWA). Основен принцип в развития свят сега е, че всеки човек има право на безопасна питейна вода.
От 1970-те години, загрижеността за общественото здраве се премества от заболяванията, предавани по вода, причинени от болестотворни микроорганизми, към антропогенното замърсяване на води, като например с остатъци от пестициди и промишлени утайки и органични химикали. Правният аспект на въпроса сега се фокусира върху промишлените отпадъци и замърсяване на промишлената вода и адаптирането на пречиствателните станции. Прилагат се техники, като например аерация, флокулация, и адсорбиране с активно въглен. През 1980-те, развитието на мембранните технологии за обратна осмоза се добавя към списъка. Оценка на риска започва да се практикува след 1990 година.
Експериментите за пречистване на водите днес са съсредоточени главно върху дезинфекционните продукти. Пример за това е получаването на трихалометан (THM) от дезинфекцията с хлор. Това органично съединение се свързва с развитието на ракови заболявания. Оловото също е повод за загриженост, след като се открива, че то корозира във водопроводните тръби. Високите стойности на рН на дезинфекцираната вода активират корозията. Понастоящем, оловните водопроводи се заместват с други материали.
Директивата за питейната вода (Директива на Съвета 98/83 / ЕО от 3 ноември 1998 г. относно качеството на водите, предназначени за консумация от човека) се отнася за качеството на водата, предназначена за консумация от човека. Нейната цел е да се защити здравето на хората от неблагоприятното въздействие на всяко замърсяване на водите, предназначени за консумация от човека, като се гарантира, че те са здравословни и чисти.
Директивата за питейната вода се отнася за:
Всички разпределителни системи, обслужващи повече от 50 души или доставящи повече от 10 кубически метра вода на ден, но също така и до разпределителни системи, обслужващи по-малко от 50 души / доставящи по-малко от 10 кубически метъра вода на ден, ако доставката на вода е част от икономическа дейност;
Директивата за питейната вода не се прилага за:
Природни минерални води, признати като такива от компетентните национални органи, в съответствие с Директива на Съвета 80/777/ЕИО от 15 юли, 1980 г. за сближаване на законодателствата на държавите-членки относно експлоатацията и продажбата на природни минерални води и отменена с Директива 2009/54/ЕО от 18 юни, 2009 г. относно експлоатацията и продажбата на природни минерални води;
Водите, които са лекарствени продукти по смисъла на Директива на Съвета 65/65/ЕИО от 26 януари, 1965 г. за сближаване на разпоредбите, установени със закон, наредба или административен акт, свързани с лекарствени продукти и отменена с Директива 2001/83/ЕО за Кодекса на Общността за лекарствените продукти за хуманна употреба.
Директивата установява основните стандарти за качеството на ниво ЕС. Общо 48 микробиологични, химични и индикаторни параметри трябва да се контролират и проверяват редовно. Като цяло, насоките на Световната здравна организация за питейните води и становището на Научния консултативен комитет на Комисията се използват като научна основа за стандартите за качество на питейната вода.
Когато въвеждат Директивата за питейната вода в националните си законодателства, държавите-членки на Европейския съюз могат да включват допълнителни изисквания, например за регулиране на допълнителни вещества, които са от значение в рамките на тяхната територия или да определят по-високи стандарти. Държавите-членки обаче, нямат право да определят по-ниски стандарти, тъй като нивата на защита на здравето на човека трябва да бъдат еднакви в рамките на целия Европейски съюз.
Държавите-членки могат за ограничен период от време да се отклоняват от химическите стандарти за качество, посочени в Директивата. Този процес се нарича "дерогация". Дерогация може да се допусне, при условие че не представлява потенциална опасност за здравето на хората и при условие, че доставката на вода предназначена за консумация от човека в съответния район, не може да се поддържа чрез други разумни средства.
Директивата изисква също редовно осигуряване на информация на потребителите. В допълнение, качеството на питейната вода трябва да се докладва на Европейската комисия на всеки три години. Обхватът на докладването е определен в Директивата. Комисията оценява резултатите от мониторинга на качеството на водата по отношение на стандартите в Директивата за питейната вода и след всеки отчетен цикъл издава синтезиран доклад, който обобщава качеството на питейната вода и подобряването му на европейско ниво.


Снимка 5: Хлориращи и изпомпващи единици в станция за пречистване на питейна вода
Снабдяването с питейна вода в ЕС се организира по зоните за снабдяване, т.е. определени географски региони, в които водата предназначена за консумация от човека идва от един или повече източници и в рамките на които качеството на водата може да се счита, че е приблизително еднакво. Директивата прави разлика между малките и големите зоните за снабдяване. Минималните изисквания за качество на водата са еднакви и за двата типа зони. Въпреки това, изискванията за мониторинг се различават и държавите-членки не трябва да докладват за малките зони за снабдяване. Около 65 милиона души се обслужват от малки зони за снабдяване. По отношение на водоизточниците в ЕС, водоснабдяването се захранва основно от подпочвени води, повърхностни води, включително изкуствени водоеми. Водоизточниците се различават значително между държавите-членки. Преглед на източниците е правен и прилаган към предходни доклади и се поддържа от Евростат. Съществуват значителни разлики между големите и малките зони за снабдяване, като процентът на подземните водни източници за малките зони за снабдяване е много по-висок (84%). Замърсяване на подпочвените води, по-специално чрез трудни за откриване вещества като пестициди, както и замърсяването на повърхностните води, все повече повлияване от промените в климата (наводнения, екстремни количества валежи), могат да създадат проблеми за питейната вода. Координиран мониторинг на подпочвените и питейните води, заедно с отчитане на необходимостта от адаптиране към измененията на климата и прилагането на мерки за намаляване на ефектите им, би било от полза за безопасността на питейните води.
Снимка 6: Изглед от язовир за водоснабдяване
С цел да се гарантира безопасност на питейната вода за консумация от човека, Директивата за питейната вода определя минималните изисквания за качеството на водата. Тя определя микробиологични и химични параметри, които могат да представляват риск за здравето на човека, когато концентрациите превишават определени прагове. За всеки един от параметрите, Директивата определя максимални стойности на концентрация, които трябва да се спазват. В допълнение към микробиологичните и химичните параметри, Директивата определя индикаторни параметри с цел да посочи възможен риск за здравето на хората, който изисква коригиращи действия, само ако по-нататъшно изследване потвърди риска за човешкото здраве. Отчетените данни по тези параметри показват, че качеството на питейната вода в ЕС като цяло е много добро. Общата тенденция е също положителна. За големите зони за снабдяване, болшинството държави-членки показват степен на спазване на микробиологичните и химическите параметри между 99% и 100%. За няколкото държави-членки, които показват степен на съответствие по-ниска от 99%, ще се изискват засилени действия, които да гарантират, че всички граждани обслужвани от съответните зони на водоснабдяване могат спокойно да използват доставената питейна вода.
За информация и мониторинг; Директивата изисква държавите-членки да гарантират, че се извършва редовен мониторинг на качеството на водите, предназначени за консумация от човека. Подходите за мониторинг обаче, се различават между държавите-членки и дори между различните зони на водоснабдяване в рамките на отделните държави-членки, което води до различни нива и наличност на данните от мониторинга. Това не означава непременно провал в изпълнението на законовите изисквания, тъй като Директивата дава възможност за адаптирани програми за наблюдение в зависимост от специфичните характеристики на зоната на водоснабдяване. Анализът показва обаче, необходимостта от преразглеждане и по-добро рационализиране на текущите подходи за мониторинг, като се има предвид по-специално подходите за оценка на риска и управление на риска в плана за безопасност на водите на СЗО. По отношение на наблюдението и изпълнението от държавите-членки, Комисията работи по т. нар. "Рамка за структурирано изпълнение и информация" (SIIF), за създаване на системи на национално ниво, които активно да разпространяват информация за това как се изпълнява законодателството на ЕС в това отношение. Тази информация се обобщава, за да се осигури преглед за целия ЕС. Изискването на Директивата за предоставяне на разположение на потребителите на актуална информация за качеството на питейната вода, също може да бъде обвързано с такава информационна рамка и съответно - да бъде подобрено в този контекст. Данните на питейната вода също могат да бъдат по-ясно свързани с информационната система за водите на Европа (WISE), която включва широк спектър от събрани данни и информация от институциите на ЕС.
Директивата позволява дерогации от стандартите за качество на питейната вода при много строги условия и ограничения във времето. Тези дерогации не могат да представляват потенциална опасност за здравето на човека и могат да бъдат установени, само ако снабдяването с питейна вода в съответната област не може да се поддържа по друг начин чрез други разумни средства. Дерогацията не може да надвишава период от три години. Въпреки това, когато дадена държава-членка счита, че е необходим по-дълъг период на дерогация, тя може да предостави втора дерогация за максимален период от три години, като трябва да представи основания за това решение на Комисията. В изключителни случаи, дадена държава-членка може да поиска трета дерогация от Комисията. Комисията в този случай внимателно ще оцени искането и може да го отхвърли или да предостави дерогация за максимален период от три години.
Комисията счита, че на съществуващите водоснабдителни системи не трябва да бъдат издавани нови дерогации на стандартите за качество на питейната вода, с изключение на случаи на непредвидено замърсяване или след въвеждане на стандарти за нови параметри или влизане в сила на изменени стандарти за качеството на питейната вода. За нови водоснабдителни системи, дерогациите могат да се разглеждат при строги условия, ако източниците на замърсяване могат да се санират в рамките на приемлив период от време и в случай, че няма възможна алтернатива на новата доставка.
Предизвикателствата пред политиките на ЕС за питейната вода довеждат до установяване на високо качество на питейната вода в целия ЕС през последните десетилетия. Все пак, за да се запазят тези високи стандарти за качество и справяне с останалите специфични предизвикателства, необходимо е допълнително адаптиране на правната рамка на ЕС.
Изискват се и специфични действия за намаляване на течовете в разпределителните мрежи. В около половината от държавите-членки, повече от 20% от чистата питейна вода се губи в разпределителната мрежа, преди да достигне крановете на потребителите, а за някои държави-членки този дял е по-висок от 60%.
Анализът потвърждава, че Директивата за питейната вода допринася за високото качество на питейната вода в целия ЕС, както се вижда от данните за високите нива на съответствие със стандартите за качество на питейната вода. Независимо от факта, че изпълнението й е задоволително и че е постигнат напредък в много области, идентифицирани са следните проблеми и предизвикателства:
Широко обществено обсъждане в рамките на ЕС ще бъде първа стъпка към по-нататъшна задълбочена оценка на посочените по-горе предизвикателства и как те могат да бъдат най-добре решени. То може също така да допринесе за разрешаване на допълнителни въпроси, за да се гарантира по-нататъшното подобряване на стандартите за качество на водата на територията на ЕС.
http://outsidethesink.rtu.lv/documents/Principles%20of%20Water%20Treatment.pdf
https://dec.alaska.gov/water/opcert/Docs/Chapter4.pdf
http://www.lenntech.com/history-water-treatment.htm
http://water.epa.gov/lawsregs/guidance/sdwa/upload/2009_08_28_sdwa_fs_30ann_treatment_web.pdf
http://www.lenntech.com/history-water-treatment.htm#ixzz3luxsqf1S
https://en.wikipedia.org/wiki/Water_treatment
http://ec.europa.eu/environment/water/water-drink/pdf/report2014/1_EN_ACT_part1_v3.pdf
http://ec.europa.eu/environment/water/water-drink/derogations_en.html
http://ec.europa.eu/environment/water/water-drink/index_en.html
http://ec.europa.eu/environment/water/water-drink/legislation_en.html
