Керівні принципи щодо очищення води наливом

Вступ

У випадках, коли великі групи людей переміщуються внаслідок конфлікту або стихійного лиха, і вони, ймовірно, залишатимуться в одному місці протягом періодів, що перевищують кілька тижнів, виникне потреба створити та, ймовірно, згодом модернізувати централізовану систему очищення води. Це керівництво зосереджено на потребах громади, де потрібна «обробка великогабаритної води». Воно розроблене Інженерною групою з питань охорони здоров’я Oxfam для забезпечення надійного водопостачання там, де відбулося масове переміщення людей, наприклад, у таборах для біженців та центрах допомоги.

Історично Oxfam розробляв комплекти обладнання, доступні для замовлення через Центр постачання, для швидкого налаштування систем очищення води. З огляду на більш розвинені світові ринки та дедалі більш обмежувальні митні правила, що призводять до надмірно повільних термінів виконання робіт, рішення місцевого виробництва стають все більш важливими, а комплекти Oxfam можуть бути невідповідними або потребувати адаптації відповідно до контексту та наявних ресурсів. Це 3 ^-тє видання рекомендацій щодо очищення води було оновлено, щоб відобразити ці зміни, а також технологічний прогрес та розробку нового обладнання, що відбулася з 2001 року, зокрема, щодо мембранної фільтрації.

Метою очищення води є забезпечення питною водою, тобто вільною від патогенів та хімічно безпечною, з низьким вмістом фізичних домішок, а також естетично прийнятною для споживача. Найбільші ризики для здоров'я в більшості випадків, коли відбуваються катастрофи, пов'язані з наявністю патогенів (мікробіологічне забруднення). Хімічне забруднення рідко має безпосередній вплив на здоров'я, але його не можна ігнорувати. Гуманітарні організації піддаються посиленій перевірці та зобов'язані дотримуватися національних нормативних стандартів. Отже, необхідно також враховувати ризики, що виникають внаслідок хімічного та органічного забруднення води, включаючи, але не обмежуючись, миш'яком, нітратами, пестицидами та фтором.

Поєднання зростання населення та зміни клімату призводить до зростання проблем із засоленістю ґрунтових вод у водопостачаннях, оскільки забір води з узбережжя збільшує проникнення солоних вод, і люди витісняються у дедалі менш заселені райони, багато з яких є посушливими або напівпосушливими. Існує окремий технічний опис опріснення, тому він не включений до цього керівництва.

На ранніх етапах водопостачання в надзвичайній ситуації якість (і кількість) води може опуститися нижче рекомендацій ВООЗ, і в цьому випадку початковий акцент буде зроблено на підвищенні як якості (та кількості) до прийнятних значень у найкоротші терміни . Також бажано в надзвичайних ситуаціях забезпечити додатковий рівень захисту води у вигляді залишкового хлору для боротьби із забрудненням на побутовому рівні, наприклад, у контейнерах для води.

Джерела поверхневих вод часто є найшвидшим варіантом водопостачання у короткостроковій перспективі, але поверхневі води набагато більше схильні до забруднення завислими твердими речовинами та патогенами, ніж ґрунтові води. Це, у свою чергу, часто означає, що найбільшими проблемами очищення, з якими стикаються, є видалення завислих твердих речовин та забезпечення засобів ефективної дезінфекції.

Вибираючи джерело(а) води, якість сирої води повинна бути збалансована з її наявною кількістю. З точки зору здоров'я, більша кількість води відносно хорошої якості краща, ніж невелика кількість води дуже високої якості, і це необхідно враховувати, вибираючи джерела, які мають достатню кількість доступної води. У деяких випадках, коли вода хорошої якості обмежена, може знадобитися забезпечити споживачів двома різними якостями води, резервуючи воду з джерела гіршої якості для миття, тоді як вода з невеликого джерела хорошої якості може використовуватися для приготування їжі та пиття. Це може створити труднощі з розділенням двох якостей води як для масового виробництва, так і на рівні домогосподарств, а також потребуватиме значної підтримки з боку програми громадського здоров'я, якщо вона має бути зрозумілою, прийнятною та успішною. Також одне велике джерело брудної води, яке хоча й потребує більшої кількості очищення, ніж кілька невеликих чистіших джерел, може бути зручнішим з точки зору управління, оскільки всі системи перекачування/очищення можуть бути централізовані в одному місці.

Вибір джерела води залежить не лише від його якості та кількості води, яку потрібно постачати, але й від його близькості до будь-яких запропонованих поселень, потенційних труднощів з видобутком води та прав на використання води, а також інших питань. Ці рекомендації не розглядатимуть ці важливі фактори, які можуть вплинути на вибір джерела, а зосередяться виключно на процесах очищення.

У таких ситуаціях, як повені, люди часто змушені самостійно знаходити способи очищення води на рівні домогосподарств, для чого застосовується окремий технічний інструкція – TBN04 – Очищення та безпечне зберігання води в побуті.

Оцінка якості води

Типи забруднення

Тип забруднення	Забруднюючі агенти	Коментарі
Фізичний	Частинки та зважені тверді речовини	Оскільки в регіонах, де відбуваються сильні сезонні дощі та/або де висока швидкість течії, цілком можливі різкі сезонні коливання фізичної якості та кількості річкової води, це необхідно враховувати в оцінці. Ретельне врахування природних особливостей може надати інформацію під час вирішення питання про розміщення водозабірних систем з насосним насосом, тобто чи має берег річки очевидні тераси для затоплення? Спробуйте встановити, чи достатньо хорошої якості води, чи вона погіршується?
Біологічні	Фекальні відходи	Фекальне забруднення є дуже небезпечним і може сприяти спалаху хвороб, що передаються через воду (включаючи холеру та тиф), через фекально-оральний шлях передачі. Провести оцінку для виявлення фактичних та потенційних ризиків зараження Якщо є захищене джерело, наприклад, джерела, що живлять невеликий струмок або ставок, використовуйте воду з цього джерела.
	Algae	Водорості важко видалити за допомогою коагулянтів, і вони можуть надавати воді неприємного смаку. Вони також можуть засмічувати піщані фільтри. Розгляньте можливість встановлення фільтраційних систем на березі річки або прибережній зоні.
Хімічний	Мінерали, тип ґрунту	pH та солоність різних джерел можуть відрізнятися, навіть якщо джерела знаходяться поблизу. pH є важливим фактором, коли обробка включає додавання коагулянтів (квасців тощо), оскільки кількість, що додається, залежить від pH, як і час контакту хлору. Багато хімічних забруднювачів, таких як фторид та миш'як, не мають смаку та запаху. Місцеві знання можуть надати безцінну інформацію про наявність таких елементів, але у разі будь-яких сумнівів слід провести тестування.
	Промислові стічні води	У деяких ситуаціях промислове або агрохімічне забруднення може бути дуже помітним. Оскільки видалення такого забруднення вимагає високотехнологічних рішень, це Зазвичай неможливо надійно досягти цього під час надзвичайної ситуації без використання дорожчих та складніших очисних споруд. Перевірка того, що личинки комах та риби процвітають у джерелі води, може бути показником якості, наприклад, шляхом утримання риби у головному резервуарі.. Шукайте ознаки сільськогосподарської діяльності, порожні мішки з-під хімікатів тощо, щоб визначити, чи існує потенційна можливість хімічного забруднення. Річки та струмки мають більше шансів на «самоочищення», ніж ставки та озера. Місцеві знання повинні вказувати на наявність будь-яких забруднювачів, які можуть викликати занепокоєння або потребувати тестування.

Смак, запахи, колір

Часто дуже важко визначити причини появи присмаків та запахів у воді, ймовірні джерела деяких основних проблем детально описані в наступній таблиці (деякі з них можуть виникати в самій системі очищення води).

Смак або запах	Викликати	Коментарі
Рибний або затхлий смак і запах	Algae	Фільтрація на впуску та повільна піщана фільтрація можуть зменшити, хоча й не запобігти проблемам. Ретельно вибирайте джерела сирої води. Ультрафіолетова обробка використовується для запобігання росту водоростей на очисних спорудах зворотного осмосу.
Залізний смак:	Частинки, спричинені геологією водозбору. Бактеріальна активність, поширена у старих чавунних трубах.	Аерація та фільтрація можуть зменшити це, але також спробувати мінімізувати каламутність. Залізобактерії можуть спричиняти проблеми з запахом.
Смак сірки, запах тухлих яєць	Вміст мінералів, зумовлений геологією водозбору	Немає жодного реального рішення, окрім як мінімізувати каламутність та вміст твердих частинок у воді.
Солонуватий смак	Хлорид натрію (сіль)	Перевірте джерело води на наявність солі. Якщо використовуються свердловини поблизу проникнення сольових розчинів, слід бути обережним, щоб уникнути потрапляння солоної води в прісноводні лінзи.
Пліснявий смак і запах	Пліснява та актиноміцети	Час від часу промивайте магістралі, щоб уникнути теплих, застійних зон у трубах.
Хімічний смак	Різні класи хімічних речовин Сполуки хлору	Більшість із них можна видалити лише за допомогою активованого вугілля та попереднього озонування. Розчинники та феноли можуть реагувати з хлором у воді. Мінімізуйте дозування хлору, обробляючи необроблену воду до такого рівня, щоб мінімізувати потребу в хлорі.
колір	Може бути спричинено хімічним або фізичним забрудненням	Видалення завислих твердих речовин у багатьох випадках ефективно зменшує колір. Коричневий колір утворюється через наявність заліза та має естетичні наслідки, особливо під час прання одягу.

Зважені тверді речовини (NTU/JTU)

NTU (нефелометричні одиниці каламутності) або JTU (одиниці каламутності Джексона) – це вимірювання кількості завислих речовин, таких як органічні матеріали, наприклад, водорості, бруд, іржа тощо, що переносяться водою, і впливають на кількість патогенів у воді та на те, наскільки легко дезінфікувати воду для знищення цих патогенів. Хоча точної кореляції між каламутністю та завислими твердими речовинами немає, зв'язок тісний, і каламутність легше вимірювати за допомогою пробірки для вимірювання каламутності. NTU вимірюється за допомогою цифрового пристрою, тоді як JTU – це візуальне вимірювання за допомогою пробірки для вимірювання каламутності, яку можна придбати окремо (код Oxfam FTT ) і яка є частиною набору для вимірювання та тестування води Oxfam (код Oxfam FMT ). Цифровий вимірювач каламутності входить до комплекту для хімічного та бактеріологічного тестування Oxfam (код Oxfam FKPL ).

ВООЗ рекомендує, якщо вміст NTU у воді перевищує 5, то перед ефективною дезінфекцією хлором необхідно провести певну форму очищення для видалення каламутності. Слід виміряти значення NTU, і якщо воно перевищує 5, наступним кроком є ​​проведення простого седиментаційного тесту, щоб встановити, чи потрібно осідати зваженим твердим речовинам і скільки часу це потрібно. Це вкаже на ймовірний час осідання, що, у свою чергу, допоможе визначити розмір відстійників або вибрати систему на основі коагуляції/флокуляції. Візуальний огляд може дати уявлення про те, чи є частинки органічними (водорості тощо), які мають зеленуватий/коричневий колір, чи колоїдними (дуже дрібними), які виглядають як дрібна суспензія. Вони створюють більші труднощі для очищення, часто вимагаючи етапу коагуляції/флокуляції в процесі.

Мікробіологічні (фекальні коліформні бактерії)

Фекальні коліформні бактерії (>99% з яких – це кишкова паличка) є показником рівня забруднення води відходами життєдіяльності людини/тварин та можливості наявності шкідливих патогенів, тобто мікробіологічного забруднення. Вимірювання цього забруднення визначатиме, чи потрібно хлорувати воду чи ні. Стандарт ВООЗ передбачає нуль коліформних бактерій на 100 мл для всіх систем водопостачання питної води. Визнаючи, що багато систем водопостачання, особливо сільська вода, зазвичай мають низький рівень забруднення, показником Sphere є те, що вода повинна містити <10 коліформних бактерій/100 мл, коли хлорування не застосовується). Рекомендується завжди використовувати хлорування на ранніх стадіях надзвичайної ситуації, і тоді вимірювання фекальних коліформних бактерій не буде необхідним. Однак вимірювання фекальних коліформних бактерій може дати уявлення про ймовірну потребу в хлорі (тобто вода з більшою кількістю фекальних коліформних бактерій, як правило, потребуватиме більшого хлорування, але це також вказує на те, де потрібна більш інтенсивна обробка), а також дозволяє контролювати зміни якості сирої води. Вміст фекальних коліформних бактерій можна виміряти за допомогою набору для мікробіологічного аналізу води Oxfam (код Oxfam FKB ).

Дослідження показують високу кореляцію між рівнем фекального коліформного забруднення та ризиками, виявленими за допомогою візуального огляду основних санітарних показників, також відомого як санітарне обстеження. Простіше кажучи, якщо існують численні ризики забруднення води, такі як туалети, розташовані поблизу джерел води, неконтрольована відкрита дефекація тварин у районах, де це може змитися у джерела води тощо, тоді, ймовірно, існує вищий ризик забруднення. Таким чином, простий візуальний огляд джерел води може бути використаний як перший етап оцінки ймовірної якості води.

Варто зазначити, що іноді як індикатор використовується наявність коліформних організмів (загальних коліформних бактерій). Однак коліформні організми не завжди можуть бути безпосередньо пов'язані з наявністю фекального забруднення або патогенів у питній воді, але тест на коліформні бактерії все ще корисний для контролю мікробної якості очищеної водопровідної води. Набір Palintest Wagtech, який використовується Oxfam, має два налаштування інкубатора – 37°C (що інкубує загальні коліформні бактерії) та 44°C для інкубації та вимірювання термотолерантних (фекальних) коліформних бактерій.

Кислотність/лужність (pH)

Згідно з рекомендаціями ВООЗ, рівень pH питної води має бути в діапазоні 6.5–8.5. В ідеалі вода має бути досить нейтральною з pH близько 7, і це можна перевірити за допомогою тестера для басейну (код Oxfam FPO ) або наборів для тестування води (код Oxfam FKB, FKBDI ), які мають діапазон від 6.8 до 8.2. Якщо pH виходить за межі цього діапазону, знадобиться рН-метр у формі палички (код Oxfam FSMP ) або багатопараметричний набір FMPP.

Знання значення pH також важливе, оскільки pH змінює ефективність двох хімічних речовин, що зазвичай використовуються для очищення води. Хлорування значно сповільнюється, коли pH вищий за 8, і необхідно збільшити або час контакту, або початкову дозу (див. розділ про хлорування). Ефективність сульфату алюмінію, який зазвичай використовується як коагулянт, суттєво залежить від низького або високого pH, причому оптимальним є діапазон pH приблизно 6.5–7.5 (див. розділ 3.4 для отримання додаткової інформації).

залізо

Це можна перевірити за допомогою простого компаратора, який вимірює загальний вміст заліза, що входить до комплекту хімічного компаратора (код Oxfam FCWT ) або цифрового фотометра (код Oxfam FMPP ). Інформація від місцевого населення, а також характерні ознаки іржавих/червонувато-коричневих плям на бетоні або одязі, нададуть додаткові докази високого рівня заліза. Рекомендований ВООЗ ліміт становить 0.3 мг/л.

Солоність (TDS/провідність)

Солоність відноситься до концентрації розчинних солей у воді. Будь-яка природна вода містить деякі розчинені солі, такі як натрій, магній та кальцій. Хлорид натрію є найпоширенішим з усіх солей. Немає жодних рекомендацій ВООЗ щодо солоності, і смак води, як правило, буде неприємним, перш ніж вона досягне рівня, коли вона шкідлива для здоров'я. Солоність можна виміряти за допомогою електропровідності (EC) – вираженої в мкСм/см, або загальної кількості розчинених твердих речовин (TDS) – вираженої в мг/л або ppm. Перетворення між цими двома показниками не є постійним і залежить від хімічного складу води. Він може змінюватися в межах 0.55-0.9, проте 0.67 зазвичай використовується як коефіцієнт перетворення, тобто вода з EC 3,000 мкСм/см приблизно еквівалентна TDS 2,000 мг/л. Зміни провідності можуть свідчити про зміни мінерального складу сирої води або сезонні коливання у водосховищах, хоча це також може свідчити про стічні води, промислове або сільськогосподарське забруднення або проникнення солоних вод. Згідно з рекомендаціями ВООЗ, максимальне значення TDS становить 1000 мг/л, хоча в деяких регіонах світу прийнятні вищі значення. Багатопараметричний вимірювач є зручним способом вимірювання цього параметра. Межа діапазону вимірювання TDS-метра Oxfam (код FSMP) становить 999 ppm (TDS) або 1999 μS/cm (EC), тому він не підходить для районів з високою солоністю. Якщо солоність води наближається до ліміту ВООЗ, споживачі можуть відмовитися пити цю воду та натомість перейти до інших потенційно забруднених водойм. Якщо солоність води перевищує допустиму для споживача або рекомендації ВООЗ, може знадобитися альтернативне джерело. Процеси очищення для зниження солоності води виходять за рамки цих рекомендацій та пояснюються в окремому технічному інформаційному документі. Опріснення слід розглядати як крайній захід, і, якщо можливо, слід знаходити інші джерела.

Інші хімічні іони

Окрім уже згаданих тестів, можливо, доцільно провести такі аналізи хімічного складу води: хлориди, сульфати, нітрати, жорсткість, аміак та фтор, які можна виконати досить просто. У великих районах Бангладеш та Бенгалії в Індії миш'як є серйозною проблемою, але його важко виявити при нижчих концентраціях та важко видалити.

Багато з цих тестів можна провести за допомогою набору для хімічного тестування води Oxfam (код Oxfam FCWT) , який базується на візуальному компараторі. Більш точний аналіз можливий за допомогою

багатопараметричний цифровий фотометр (код Oxfam FMPP) та відповідні реагенти. Їх можна замовити за потреби, але Oxfam не так часто використовується, оскільки ці хімічні речовини часто мають менше значення для здоров'я в короткостроковій перспективі в надзвичайній ситуації, а також зустрічаються рідше.

У випадках, коли існують занепокоєння щодо промислових та гірничодобувних відходів та можливості їх потрапляння у водні системи, такі параметри також можуть викликати занепокоєння: нікель, цинк, хром VI, марганець, мідь, свинець, ртуть та органофосфати (пестициди). Однак деякі з цих тестів важко провести без лабораторного обладнання, тому в першу чергу можна було б використовувати інформацію про сільськогосподарську, промислову та гірничодобувну діяльність, що відбувалася в цьому районі, замість того, щоб вдаватися до тестування.

Зведений огляд ключових параметрів якості води

Параметр	Керівництво ВООЗ	Наслідки
НТУ	<5	Ефективність дезінфекції знижується вище цього значення, вищі значення NTU (<20) можуть бути допустимими, але не можуть гарантувати повну дезінфекцію води.
Смак/Запах	Прийнятно для користувача	Вода, естетично неприйнятна для користувачів, може призвести до використання води, яка може бути смачнішою, але менш безпечною.
Фекальна коліформна бактерія (ФК)	нуль	Якщо присутній у хлорованій воді, то процес хлорування або залишковий хлор недостатні, рекомендація Sphere <10 КУО є менш суворою. Більший ризик FC у нехлорованих джерелах води, а низький рівень може не мати суттєвого впливу на здоров'я людей.
pH	6.5-8.5	Ефективність хлорування значно знижується вище 8. Ефективність сульфату алюмінію знижується нижче 6.5 та вище 7.5.
TDS	-	Немає рекомендацій ВООЗ. 1,000 мг/л і нижче загалом вважається прийнятним.
алюміній	0.2mg / л	Надлишок алюмінію, що міститься у воді, ефективно виводиться з сечею. Доказів шкідливого впливу на здоров'я обмежено, але слід уникати тривалого впливу.
Аміак.	<1.5 мг / л	Викликає смаки та запахи
Мідь	<1 мг / л	Спричиняє плями на білизні та має значення для здоров'я при тривалому впливі >2 мг/л.
Хлорид	<250 мг / л	Немає встановлених санітарних норм для хлориду, але концентрація >250 мг/л може призвести до появи помітного присмаку та зниження естетичної прийнятності.
Хром	<0.05 мг / л	Потенційно канцерогенний при тривалому вживанні у надмірних концентраціях
Фторид	<1.5 мг / л	Тривалий вплив може призвести до флюорозу зубів (плямистості зубів) та флюорозу скелета (ослаблення кісток). Діти найбільш схильні до цього.
Твердість,	-	Без обмежень, але може призвести до скарг споживачів через відкладення накипу, а смак може бути відштовхуючим.
залізо	0.3mg / л	Звичайний у ґрунтових водах, а рекомендоване значення встановлено з естетичних міркувань, оскільки залізо спричиняє знебарвлення води.
Вести	<0.01 мг / л	Пов'язаний з широким спектром впливів на здоров'я, включаючи неврологічні та поведінкові.
Марганець.	<0.1 мг / л	Спричиняє плями на білизні та відкладення у трубах >0.5 мг/л. Рекомендована санітарна норма 0.4 мг/л значно перевищує концентрацію марганцю, яка зазвичай міститься у питній воді.
Ртуть.	<0.001 мг / л	Має значення для здоров'я
Нікель		Має значення для здоров'я
-Нітрат (як NO3)	<50 мг / л	Пов'язаний із синдромом блакитного малюка та потужним канцерогеном
Сульфат.	<250 мг / л	Викликає появу смаку та корозію
Цинк.	<3 мг / л	Викликає смак і зовнішній вигляд.

Для повного розуміння параметрів якості води зверніться до рекомендацій ВООЗ щодо якості питної води.

Процеси та технології очищення

Лікування при прийомі

Впускний отвір (насос або гравітаційний) часто є найбільш занедбаною частиною системи очищення, але він дуже важливий, оскільки дозволяє або запобігає потраплянню непотрібних сміття та бруду в систему, що впливає на необхідну очистку нижче за течією. Впускні отвори завжди повинні бути спроектовані таким чином, щоб зменшити надходження сміття та відфільтрувати тверді речовини, які в іншому випадку потрапили б у систему очищення, але контроль потоку та очищення можуть бути проблематичними.

Створення впускних каналів, які не спрямовані до основної течії річки, може бути ефективним для зменшення кількості завислих твердих речовин, що переносяться на будь-який впускний екран всмоктувальної труби. Також важливим є розташування впускного отвору відносно берегів; швидка течія води переносить більше бруду, і важливо шукати природні седиментаційні басейни в межах річки.

Після вибору місця розташування впускного отвору слід прагнути зробити його максимально ефективним, зберігаючи при цьому доступність для технічного обслуговування. Подвійні трубопроводи мають перевагу в тому, що дозволяють проводити технічне обслуговування, водночас підтримуючи швидкість відбору води в іншій трубі, а другу трубу можна додати пізніше, якщо система очищення, ймовірно, існуватиме більше кількох місяців. Завдяки ретельному плануванню насосних ліній та розташування клапанів, вузли впускних труб можна «промивати» зворотним способом на місці обраною промивною водою.

Тканини, обгорнуті навколо екранів всмоктувальних труб, та виготовлені на замовлення перфоровані труби або барабани, можуть бути застосовані для підтримки хорошої фізичної якості сирої води, а їх довжину, а отже, і пропускну здатність, можна регулювати відповідно до місцевих умов. Зокрема, впускний отвір можна покращити, використовуючи впускні конструкції, такі як масляна бочка або пластикова бочка з просвердленими отворами, які діятимуть як великий фільтр. Габіони, побудовані з крупного гравію, також захистять впускні отвори від надмірного вмісту завислих твердих частинок. Також значний вплив матимуть прості заходи, такі як розміщення фільтра впускного отвору насоса приблизно на 0.5 м нижче поверхні води (щоб уникнути росту водоростей), але вище дна річки/озера (щоб уникнути накопичення осадових відкладень на дні). Впускний отвір слід сконструювати таким чином, щоб його можна було легко витягнути та очистити, щоб зменшити проблему засмічення.

Якщо дозволяє час, будівництво заповнених піском впускних галерей поруч із відстійниками забезпечить краще очищення, хоча під час будівництва слід бути обережним, інакше вони будуть схильні до надмірних засмічень. Якщо якість сирої води така, що навіть за використання первинних відстійників очищення ставить під загрозу через високий рівень фізичного забруднення, слід розглянути можливість фільтрації на руслі річки або на березі.

Фільтраційні/інфільтраційні «забірники» спрямовані на фільтрацію води, яка просочується крізь зернистий ґрунт або вибраний насип. Річки зі швидкою течією, як правило, мають піщані та гравійні відкладення вздовж своїх берегів, і викопування достатньо довгої траншеї в березі може забезпечити доступ до відповідного джерела сирої води, якість якого значно покращилася завдяки фільтрації на березі річки. Цей метод особливо рекомендується, коли є проблема з водоростями. Однак ставки, озера та дуже повільні річки частіше мають мул та глину як місцеві ґрунтові шари, і в цьому випадку може знадобитися побудувати фільтрувальний дренаж з використанням імпортних матеріалів. Навколишнє русло річки саме стає біологічним фільтром, який знищує бактерії та зменшує рівень аміаку та заліза, які можуть бути присутніми. Вода, що рухається по цьому руслу, допомагає його очистити, чому сприяє будь-яка присутня риба, яка харчується цими відкладеннями.

Переваги	Недоліки
Покращення якості води на водозаборі, ймовірно, буде економічно ефективним та зменшить необхідність подальшого очищення. Водозабірні роботи зазвичай вимагають мінімального подальшого управління та обслуговування.	Роботи на водозаборі можуть виконуватися лише сезонно, коли річковий стік найнижчий. Значні роботи можуть бути неможливими в рамках першого етапу.

Осадження

Седиментація – це найпростіша форма очищення води з усіх, і якщо дозволити воді стояти протягом достатньо тривалого періоду часу, буде досягнуто покращень завдяки осіданню фізичних домішок та відмиранню патогенів під час зберігання води (відстоювання). Однак, без допомоги флокулянтів седиментація може бути досить повільною, а відмирання патогенів – дуже повільним (потрібно кілька днів або тижнів). Проектування системи очищення виключно на цьому процесі седиментації та зберігання може призвести до дуже високих потреб у резервуарах та ємностях для зберігання. Тому седиментація зазвичай використовується як один із етапів процесу очищення, або для седиментації грубих твердих речовин, або флокул після коагуляції/флокуляції (див. розділ 3.4).

Прості випробування на осадження, проведені в банках, можуть дати орієнтир щодо часу утримання, необхідного для будь-якої конкретної сирої води, хоча ці досить приблизні результати слід перевірити на практиці на повномасштабній установці. Вважається, що якщо для осадження зважених твердих речовин потрібно більше 6-8 годин, так що вміст надосадової води (чистої води зверху) становить менше 5 NTU, то процес необхідно підсилити, або додавши стадію грубої фільтрації, або коагуляції/флокуляції. На рівні водоочисної станції цей рекомендований час для адекватного осадження слід розглядати з урахуванням загальної конструкції системи та вартості/наявності резервуарів, тоді як на рівні сім'ї визначальним фактором буде кількість ємностей з водою, до яких мають доступ люди. Важливо враховувати сезонні коливання та пам'ятати, що навантаження осаду може значно зростати через режим опадів.

Відстійники працюють або безперервно, або періодично. Спеціально побудовані відстійники зазвичай мають прямокутну форму з внутрішніми особливостями для ефективнішого відстоювання. Вони можуть бути непрактичними на першому етапі реагування, але їх можна розглядати як частину довготривалого рішення. Якщо для відстоювання використовуються Т-подібні або цибулеподібні резервуари Oxfam, слід ретельно продумати розташування вхідних та вихідних отворів, щоб мінімізувати порушення осаду, який накопичується в цих резервуарах між операціями очищення, інакше очищення буде менш ефективним. Вхідний отвір повинен бути влаштований з вигнутим коліном біля дна резервуара, яке можна вдосконалити, прив'язавши трубу до краю резервуара на високому рівні з прорізами/отворами для випуску води кількома невеликими струмками, що створить меншу турбулентність. Вихідний отвір в ідеалі повинен бути у формі вигнутого коліна з довжиною прямої труби щонайменше 300 мм над дном резервуара, або ж поплавок можна прив'язати до гнучкого шланга, який відбирає воду з найчистішої води з верхньої частини резервуара. Це зменшить відтік, але збереже його постійним.

Необхідну площу відстійника можна оцінити, поділивши розрахункову витрату (м3/день) на швидкість відстоювання (м/день)

Параметр проектування	Орієнтовний діапазон значень
Час затримання (год.)	0.5-3
Поверхневе навантаження (м3/м2/день)	20-60
Глибина резервуара (м)	1.5-2.5
Співвідношення довжини до ширини	4: 1 в 6: 1
Співвідношення довжини та глибини	5: 1 в 20: 1

Переваги	Недоліки
Простий процес.	Потрібно значного місця для зберігання, а отже, і місця. Повільний процес. Може бути неекономічним.

Впускна/транспортна лінія мала розрахунковий потік 36 м3/год. Відстійник об'ємом 10 м3 зміг знизити каламутність з 45 до 25 NTU. Відповідно, довелося додати два додаткові резервуари T70 та зменшити потік до 20-25 м3/год, щоб забезпечити необхідний час відстоювання (за умови чергування періодичної обробки) для зниження каламутності до рівня нижче 5 NTU. Через підвищену каламутність під час дощів також періодично було потрібне додавання квасців.

Покращена седиментація (ламельні освітлювачі)

Ламельні відстійники (або похилі пластинчасті відстійники) широко використовуються для очищення промислових стічних вод, а також на великих муніципальних водоочисних спорудах. Комерційні відстійники громіздкі, потребують складання на заводі та зазвичай транспортуються вантажівкою до місця призначення дорогою, тому рідко використовуються для гуманітарного використання. Додавання близько розташованих кутових пластин або труб (під кутом 40-60 градусів) створює кілька вузьких, паралельних шляхів потоку води, що значно збільшує площу поверхні, на яку можуть падати та осідати частинки, прискорюючи час осідання.

Потенційні переваги покращеної ефективності осадження за допомогою пластинчастого освітлювача полягають у тому, що він потребує значно меншої площі основи, є менш трудомістким, більш ефективним та економічно вигідним в експлуатації в довгостроковій перспективі; а відносно низька каламутність може означати, що можна уникнути хімічно допоміжного осадження. Пластинчасті освітлювачі працюють на основі безперервного потоку, тому вимагають або безперервного перекачування, або періодичного перекачування до резервуара сирої води з каскадним гравітаційним потоком. Вартість кожного з них (додаткове споживання палива проти додаткового зберігання сирої води та земляних робіт) впливатиме на те, яка система буде кращою.

Існує багато комерційних попередньо зібраних «портативних» сталевих ламелей, але їхній об'єм та вага не дозволяють швидко розгортати їх. Oxfam зробила кілька спроб розробити комплект ламелей, який можна було б зібрати на місці, сумісний з резервуарами Oxfam, забезпечити продуктивність 10-40 м3/год та бути життєздатною альтернативою порційному дозуванню квасців. На момент написання статті ми не знайшли промислового партнера, який би бажав і міг задовольнити вимоги. Це виконувало б ту саму роль, що й «висхідний освітлювач», описаний у попередніх версіях цього керівництва та «Інженерії в надзвичайних ситуаціях», який Oxfam припинила використовувати через складну експлуатаційну структуру.

Переваги	Недоліки
Потенційно простіший в експлуатації та обслуговуванні порівняно з порційним дозуванням. Потенційно економічніший з точки зору споживання хімікатів та витрат на перекачування. Потрібно менше місця, ніж використання відстійників.	Досі не доведено в гуманітарному контексті. Наразі не є варіантом для реагування першого етапу. Може вимагати земляних робіт для створення оптимальної каскадної системи гравітаційного потоку. Залежить від наявності місцевих постачальників.

Встановлення резервуара T70 у Бангладеш (2021). Коробки з ламелей у формі стільників складаються з легких поліпропіленових одноканальних трубчастих профілів зі з'єднаннями «паз-шип», які потім зварюються за допомогою термообробки. Це дозволяє постачати їх у вигляді комплектів та встановлювати на місці. У цій системі був присутній ряд конструктивних недоліків, які разом перешкоджали утворенню флокулів та зниженню каламутності до цільового показника <5 NTU. Більш детальна інформація, зокрема про аналогічне випробування в Уганді, міститься в розділі інновацій на сайті www.oxfamwash.org

Джуба 2017-19. За фінансування гуманітарного інноваційного фонду Oxfam та Університету Лавеля розробили та випробували «похилий пластинчастий відстійник» (IPS) у Джубі. Об'єкт «Лолого» бере воду з річки Ніл і був обраний тому, що на місці існувала система очищення поверхневих вод, що забезпечувало можливість порівняння. Випробування було відкладено через ескалацію конфлікту в Джубі у 2016 році та додатково порушено плинністю кадрів. Оцінка, проведена у 2019 році, показала, що установка змогла виробляти 5 м3/год зі зниженням каламутності з 80 до <5 NTU (у поєднанні з дозуванням квасців).

Продуктивність IPS була порівнянною з системою обробки порцій, але зрештою оператори віддали перевагу системі порцій, оскільки споживання палива IPS вважалося вищим. Випробування зрештою не дало остаточних результатів, оскільки повна оцінка IPS (коли річка Ніл має сезонно вищу каламутність) була неможливою, а оптимальне налаштування системи так і не було досягнуто (безперервне перекачування, необхідне для роботи з двома ступенями перекачування, було неефективним).

Коагуляція і флокуляція

Якщо у воді присутня надмірна кількість завислих твердих речовин у вигляді колоїдів або органічних речовин, які неможливо легко видалити шляхом проціджування або седиментації, тоді знадобиться використання хімічних речовин для сприяння коагуляції та флокуляції. Колоїди можна розглядати як суспензії дрібних частинок у воді, які створюють каламутний або помутнілий вигляд. Дрібні частинки несуть електричний заряд і демонструють взаємне відштовхування, що ускладнює їх видалення простим седиментацією або фільтрацією. Коагуляція – це хімічний процес, під час якого коагулянт дестабілізує заряджені частинки, що призводить до їх відштовхування та перебування у суспензії. Флокуляція – це фізичний процес, під час якого ці дрібні частинки об'єднуються шляхом механічного та фізичного змішування, що найкраще досягається під час повільного перемішування, утворюючи більші флокули. Агреговані флокули потім можна видалити шляхом седиментації та/або фільтрації. Слід зазначити, що хоча флокулянти допомагають у видаленні патогенів, які «чіпляються» до частинок бруду, вони їх не вбивають, тобто не діють як дезінфікуючий засіб.

Найпоширенішим коагулянтом у країнах, що розвиваються, є сульфат алюмінію, відомий як галун, який часто можна знайти на місцевих ринках у вигляді кристалів.

Сульфат алюмінію (квасець)

Сульфат алюмінію (код Oxfam FAS ) – загальні назви галун або сульфат глинозему) можна отримати в рідкому або гранульованому вигляді та зазвичай використовується як коагулянт. Гранульовану форму легко транспортувати в мішках, вона не вважається небезпечним матеріалом і широко доступна в усіх куточках світу, окрім найвіддаленіших. Її можна додавати у воду та енергійно струшувати або перемішувати, щоб отримати розчин, придатний для дозування в необроблену воду в процесах очищення.

Сульфат алюмінію найкраще коагулює в діапазоні pH від 6.5 до 7.5, оскільки його розчинність залежить від pH необробленої води та є нижчою за межами цього діапазону. Для покращення коагуляції можна коригувати pH. Для зниження pH знадобиться додавання кислоти, зазвичай сірчаної, тоді як додавання вапна або кальцинованої соди підвищить pH. Додавання (кислого) сульфату алюмінію до води знижує pH і може призвести до його виходу за межі цього оптимального діапазону. У такому разі додавання вапна (лужного розчину) підвищить pH і корисно для підтримки pH в оптимальному діапазоні. Як приблизне орієнтир, 7-14 кг вапна, доданого до 95 м3 води, забезпечить відповідне регулювання pH, хоча для підтвердження фактичної кількості слід використовувати тест у скляній банці.

Доза сульфату алюмінію, необхідна для коагуляції будь-яких поверхневих вод, буде різною, але, ймовірно, буде в діапазоні 25–150 мг/літр або 25–150 г/м³ ⁽ це вага квасців, з яких лише 25% становить сульфат алюмінію, решта – вода). Правильна доза квасців призведе до флокуляції зважених твердих частинок у воді у великі «пухнасті» грудки. Вони будуть достатньо важкими, щоб природним чином осісти у воді протягом години-двох. Відстояна вода зверху повинна бути дуже прозорою, тобто <5 NTU, щоб забезпечити ефективне хлорування.

Недостатнє або передозування може призвести до неефективної флокуляції та призвести до залишків алюмінію у воді, що перевищує чинні рекомендації ВООЗ щодо якості (ВООЗ рекомендує вміст алюмінію <0.2 мг/л). З цієї причини та для забезпечення використання економічної дози, звичайною практикою є проведення серії тестів у скляних банках для визначення оптимальної дози. Спрощена версія цього тесту була розроблена для роботи Oxfam у польових умовах, де звичайна «лабораторна» підтримка буде недоступна.

У попередній версії цієї настанови зазначалося, що тривале використання галунів не рекомендується. Сульфат алюмінію широко використовується у стаціонарних муніципальних системах очищення води без будь-яких відомих негативних наслідків для здоров'я. ВООЗ визнає корисний вплив використання алюмінію як коагулянту у водоочищенні та радить щодо важливості оптимізації процесу коагуляції для мінімізації рівня алюмінію в очищеній воді. Для великих, добре експлуатованих та контрольованих установок залишкова концентрація алюмінію в кінцевій воді 0.1 мг/л має бути досяжною. Для менших об'єктів залишкова концентрація 0.2 мг/л є більш розумним очікуванням.

Широка доступність квасців, їхня ефективність у широкому діапазоні каламутності, здатність обробляти великі об'єми води та відносна простота використання роблять дозування квасців найпоширенішим методом зниження каламутності води для першої фази надзвичайних ситуацій та доки не буде впроваджено більш довговічне та економічно ефективне довгострокове рішення.

Хлорид заліза та сульфат заліза ефективні при pH вище 4.5 і до приблизно 9, але вони не так широко доступні, як галун (див. рисунок 6).

Для будь-якої води оптимальні умови будуть змінюватися залежно від pH, каламутності, хімічного складу, типу коагулянту, температури та умов змішування (турбулентність для ретельного перемішування коагулянту з подальшим повільним перемішуванням для стимулювання утворення пластівців).

Визначення дози – тест у банці

Мета випробування в скляній банці полягає у визначенні правильної концентрації дозування для окремого застосування, де застосовується ефективна флокуляція. Наливання відра розчину квасців у резервуар з водою та перемішування вручну не є «ефективною флокуляцією», але іноді це необхідно в надзвичайних ситуаціях. Це майже напевно призведе до надмірного вмісту залишків квасців у воді, що використовується, хоча вони не повинні становити серйозної загрози для здоров'я населення в короткостроковій перспективі. Кожне застосування водоочищення відрізняється з точки зору якості сирої води, гідравлічних умов і навіть властивостей партії коагулянту. Оптимальні умови для гарної флокуляції визначаються не лише оптимальною дозою коагулянту, але й фізичними умовами дозування коагулянту. Покрокове керівництво щодо проведення випробування в скляній банці з використанням 1% розчину квасців міститься в Додатку 2 та детально розглядається в посібнику Oxfam з коагуляції та дезінфекції.

Додавання квасців до води

Щоб сульфат алюмінію діяв належним чином і зробив воду прозорою, він повинен швидко змішатися з водою. Через короткий час після змішування з водою він втрачає значну частину своєї ефективності, тому дуже важливо, щоб його змішували з усією водою.

Найкращий спосіб зробити це – змішати порошок сульфату алюмінію з невеликою кількістю води, щоб отримати 10% розчин, а потім додавати цей розчин до води, коли вона потрапляє в резервуар. Це робиться наступним чином;

• Щоб вимірювання об'єму можна було інтерпретувати як вагу: 1 літр гранульованих квасців важить 1100 грамів. Базова концентрація розчину квасців визначається наступним чином;
• 10% розчин квасців отримують шляхом розчинення 100 грамів гранульованих квасців в 1 літрі чистої води (змішайте менше ніж 1 літр, а потім доведіть до кінцевого об'єму). Цей розчин називатиметься 10% розчином квасців Oxfam.
• 10% розчин квасців Oxfam = 100 000 мг/л (100 000 ppm) розчин квасців

Слід регулярно перевіряти вміст алюмінію, що переноситься в хлорувальний бак, використовуючи компаратор, що постачається в комплекті FMT згідно з кодом Oxfam. Якщо цей рівень перевищує 0.2 мг/л, може знадобитися переглянути кількість алюмінію, що додається до сирої води, процес змішування та/або pH води, щоб підтвердити, що він знаходиться в оптимальному діапазоні, або ж перед коагуляцією потрібне додавання вапна (для підвищення pH).

Флокульований мул є небезпечним, і необхідно вжити заходів для його належної утилізації. На ранніх етапах експлуатації системи може бути достатнім утилізувати його в неглибокій ямі, виритій поруч, хоча це буде менш задовільним у довгостроковій перспективі, якщо існує ймовірність забруднення водоносного горизонту або він може потрапити в сусідній водотік.

Дозування з боку всмоктування

Якщо для підйому води з джерела потрібен поверхневий всмоктувальний насос, найпростіший спосіб додавання коагулянту – це підключитися до всмоктувальної лінії насоса за допомогою труби малого діаметра. Відвід малого діаметра використовує всмоктування основного насоса для відкачування розчину коагулянту з контейнера. Комплект дозувальних клапанів ( код Oxfam FASDV ) дозволяє точно та поступово контролювати потік. Рекомендується включати невеликий онлайн-вимірювач витрати для вимірювання потоку впорскування з клапанами як на трубі коагулянту, так і на головній всмоктувальній лінії. Трубка коагулянту повинна з'єднуватися з нижньою частиною головної всмоктувальної лінії, щоб мінімізувати ризик потрапляння повітря, що перешкоджає процесу впорскування. Чим довша всмоктувальна лінія, тим більший ризик появи бульбашок повітря в потоці сирої води. Як і раніше, загальний контроль дозування можна досягти, змінюючи поток у трубі коагулянту та концентрацію розчину коагулянту. Однак прогнози загальної пропускної здатності та максимальної швидкості дозування для даного застосування є відносно невизначеними до запуску системи; рекомендується провести випробування, перш ніж фіксувати концентрації коагулянту. Система вимагає досить постійної уваги, оскільки підтримується баланс між швидкостями потоку.

Коагулянт капав у потік води

Найпростіший, але найменш ефективний спосіб введення коагулянту у водопровід – це на вході, де вода надходить у резервуар. Це вимагатиме будівництва (дерев'яної) вежі, на якій можна розмістити бочки/барабани, щоб сульфат алюмінію капав через край резервуара та у вхідний потік води, коли вона потрапляє в резервуар. Там, де використовуються більші резервуари Oxfam, ця платформа повинна бути досить суттєвою, щоб сягати над краєм резервуара.

і достатньо міцним, щоб витримати вагу людей. На його будівництво знадобиться деякий час, і воно, як правило, не підійде для використання в термінових або швидкозмінних ситуаціях.

Розчин поміщають у бочку, з якої він капає у воду, що надходить у резервуар, з певною швидкістю. Швидкість, з якою розчин виходить з контейнера, повинна бути такою, щоб контейнер спорожнявся одночасно з наповненням резервуара. Зазвичай використовується пластикова або металева бочка для олії об'ємом 200 літрів з краном. Вхідний отвір слід налаштувати таким чином, щоб забезпечити легке перемішування, що полегшить утворення хлопців, і найкраще це зробити за допомогою гнучкого шланга довжиною 1-2 м, прикріпленого горизонтально до бокової частини резервуара, який створює закручуваний рух води в резервуарі під час її заповнення.

Розселення

Після змішування розчину сульфату алюмінію з водою необхідно певний час обережно перемішувати воду в резервуарі, щоб сульфат алюмінію встиг подіяти на всю воду. Протягом цього періоду всі дрібні частинки бруду (які залишаються у зваженому стані або дуже повільно тонуть) у воді притягуються до осаду частинок гідроксиду сульфату алюмінію, утворюючи більші флокулясті частинки, які тонуть швидше. Зрештою, вони утворюють осад на дні резервуара. Цей період часу зазвичай становить 2-4 години. Після цього періоду відстоювання вода має бути достатньо прозорою, щоб її можна було злити в наступний резервуар (часто хлорувальний резервуар). Зливні отвори повинні бути такими ж, як і для відстійників.

Переваги	Недоліки
Широко відомий/часто використовується, а отже, відносно простий у встановленні. Галун широко доступний. Підходить для водопостачання першої фази та середньострокового водопостачання. Підходить для широкого діапазону каламутності сирої води. Після встановлення зазвичай потрібне мінімальне подальше управління та обслуговування.	Може вимагати значного місця для розміщення сирої води, змішувальних та відстійних резервуарів. Потрібні навчені оператори, не підходять для управління громадами. Ефективність знижується зі збільшенням кислотності/лужності. Залишковий алюміній у воді небажаний, тому необхідно подбати про оптимальне дозування та змішування. Необхідно враховувати безпечну утилізацію осаду.

Груба фільтрація – попередні фільтри з висхідним потоком

Для зниження рівня каламутності (зважених твердих речовин) у сирій воді, що полегшує подальші проблеми з очищенням, можна використовувати висхідні попередні фільтри. Шар гравійного середовища глибиною 1.0-1.2 м може зменшити каламутність вхідної води до 75%, за винятком випадків, коли виникають проблеми зі складною колоїдною каламутністю.

Фільтри грубої очистки часто вбудовуються в резервуари, з'єднані послідовно (кожен резервуар є ступенем), використовуючи поступово менш грубий фільтрувальний матеріал у кожному резервуарі. Якість сирої води визначатиме, скільки ступенів, тобто скільки резервуарів грубої фільтрації знадобиться. Чим більше ступенів використовується (зазвичай не більше трьох), тим більший ефект очищення води. Якщо вода досить чиста, може бути достатньо одноступеневого фільтра або фільтра з трьома шарами фільтрувального матеріалу різного розміру в одному резервуарі.

Однак, дослідження пілотних установок, проведені в модельному масштабі, дадуть найкращі результати для проектування системи, і ці випробування також повинні враховувати сезонні коливання якості води. Як орієнтир, грубі фільтри повинні бути спрямовані на виробництво води, яка

Типові гранулометричні характеристики заповнювача одного розміру з номінальним розміром 40 мм, 20 мм та 10 мм наведені в наступній таблиці:

Стандартний розмір сита, мм	Відсоток за вагою, що проходить через стандартні сита для номінального заповнювача одного розміру
	Грубий (40 мм)	Середній (20 мм)	Дрібний (10 мм)
50	100	-	-
37.5	85-100	100	-
20	0-25	85-100	-
14	-	-	100
10	0-5	0-25	85-100
5	-	0-5	0-25
2.36	-	-	0-5

Чорновий фільтр, що базується на багатошаровій (3) конструкції резервуара в 1, може виглядати так: GradingDepth of layer

Грубий 600 мм
Середній 300 мм
Дрібно 300 мм

З найгрубішим шаром на дні для попередніх фільтрів висхідного потоку. Якщо низька якість сирої води вимагає будівництва триступеневої (тобто трибакової) системи, то резервуари будуть побудовані послідовно з використанням однакового діапазону розмірів середовища, починаючи з резервуара для грубого середовища вище за течією.

Орієнтовну кількість фільтрів, які можуть знадобитися, можна отримати з наступної інформації, але вона завжди визначатиметься фактичними характеристиками необробленої води: (Передбачається, що вони будуть вбудовані в резервуари Oxfam T11).

Пропускна здатність висхідних попередніх фільтрів визначається шляхом застосування навантаження, яке зазвичай знаходиться в діапазоні 0.6–1.0 ^м³ /м² ^площі фільтра/год, але 0.6 ^м³ /м² ^/ год було показано як найефективніший варіант.

тобто Пропускна здатність = Площа плану резервуара T11 (1.3 x 1.3 x 3.142) x Завантаження x 1000 літрів/год.

Для орієнтиру, фільтр грубої очистки, побудований з 3 шарів в одному резервуарі, має ефективність видалення 85% при

0.3 м/год та 75% при 0.6 м/год. 3 фільтри грубої очистки, з'єднані послідовно, мають ефективність видалення залишків у відсотках 87–92% при роботі зі швидкістю 0.3–0.6 м/год (усі для діапазону каламутності 30–500 NTU). Таким чином, наприклад, це може означати, що якщо сира вода мала NTU 50 і її планувалося хлорувати, то 3 фільтри грубої очистки, з'єднані послідовно, знизять рівень NTU приблизно до 5, що буде прийнятним. Однак, якщо сира вода мала NTU80 і її планувалося пропускати через повільний піщаний фільтр, то 1 багатошаровий фільтр грубої очистки знизить рівень NTU приблизно до NTU20, що буде прийнятним.

Типові характеристики танка серії T11 №3:

Вхідний UPF 1 = 400 NTU (сира вода) Стічні води UPF 1 = 120 NTU (вхідний UPF 2)

Стічна вода UPF 2 = 36 NTU (вхідна вода UPF 3)

Стічні води UPF 3 = 12 NTU (застосовується подальше очищення)

Використання грубих фільтрів, які потребують гравію відповідного сорту та розміру, потребує часу для будівництва. З цієї причини на першому етапі рекомендується використовувати коагулянти, оскільки вони можуть швидше зменшувати кількість завислих твердих речовин і потребують менше резервуарів.

Переваги	Недоліки
Простий та низькотехнологічний, тому доречний як частина довгострокового та надійного рішення. Ефективний як попередній фільтр першого ступеня.	Передбачається наявність гравію та достатнього запасу води для очищення. Перед хлоруванням може знадобитися подальший етап очищення. Будівництво потребує часу, тому, можливо, не підходить для швидкого використання на першому етапі.

Практичні рекомендації щодо встановлення грубих фільтрів з використанням резервуарів Oxfam наведені в технічному посібнику Oxfam «Обладнання для фільтрації води».

Мембранна фільтрація

Штучні мембрани пропонують життєздатну альтернативу природній фільтрації через піщані або гравійні шари. Зниження вартості мембран збіглося з поширенням постачальників, які пропонують рішення для очищення води на основі мембран.

Зворотний осмос та нанофільтрація, які пов'язані з видаленням солей, тут не розглядаються. Для видалення фізичних частинок найбільш актуальними є частинкова та мікрофільтрація.

Продуктивність є основним обмежувальним фактором мембранних фільтрів. Для задоволення високого попиту часто потрібні паралельно працюючі стеки фільтрів. Регулярне очищення потрібне, оскільки мембрани можуть легко засмічуватися, а швидкість засмічення безпосередньо пов'язана з каламутністю води, що надходить. Зазвичай сира вода повинна мати щільність 100 NTU або менше, щоб уникнути регулярних зупинок для зворотного промивання фільтра. Вище цього показника рекомендується використовувати попередній фільтр. Виробники стверджують, що завдяки додатковій фільтрації частинок та мікрофільтрації можливе отримання сирої води з щільністю до 500 NTU за умови додаткового зворотного промивання попередніх фільтрів.

Ймовірно, найпростішим мембранним рішенням для очищення води є Sky Juice « Skyhydrant » – ультрафільтраційна установка низького тиску з ручним керуванням, вироблена в Австралії. Менша модель Sky

Гідрант «GEM» має номінальну продуктивність 5,000 літрів на день і коштує (1,000 фунтів стерлінгів/одиниця ⁾ , тоді як більший гідрант Sky «MAX» має відповідну продуктивність 10 000 літрів (1,500 фунтів стерлінгів/одиниця). Обидва вимагають робочого напору 2-4 метри, тому оптимальна схема зазвичай складається з одноступеневого перекачування до резервуара для сирої води з подачею під дією сили тяжіння через фільтр до резервуара для чистої води та розподілу на крані. Кілька установок можна розташувати паралельно для задоволення підвищеного попиту, наприклад, стек з 10 гідрантів Sky (15 000 фунтів стерлінгів) може забезпечити 5,000 осіб.

Низький робочий напір, відсутність потреби в електроенергії та модульна структура гідрантів Sky Hydrants підходять для малих та середніх населених пунктів, які потенційно розташовані розосереджено за природою. Гідранти Sky Hydrants відносно компактні та легкі (9 та 13 кг відповідно), тому вони економічно вигідні для авіаперевезень, прості в обробці, транспортуванні та встановленні.

Чим вища каламутність, тим швидше засмічуються пори фільтра та зменшується швидкість потоку. За умов високого навантаження це може знадобитися кожні 1-2 години та вимагає ручного «струшування та промивання» шляхом коливання ручки, цикл, який займає 1-2 хвилини на одиницю.

Oxfam використовувала Skyhydrants для реагування на землетрус у Пакистані, Шрі-Ланці (цунамі) та нещодавно в Індонезії (реагування на цунамі в Палу). Кількість брендів та постачальників мембранних фільтрів постійно зростає. Деякі з них монтуються на полозках, включають насоси та повністю автоматизовані системи зворотного промивання мембран.

Мембранна обробка може бути доцільною там, де хімічна обробка не є бажаною через брак квасців та хлору або якщо технічні можливості низькі, наприклад, у сільській місцевості. Однак не слід недооцінювати експлуатаційні проблеми щоденного очищення та обслуговування, а також періодичного хімічного очищення мембран при падінні виробництва.

Переваги

Недоліки

Компактний, легкий та простий у розгортанні (наприклад, може бути встановлений на задній частині невеликої вантажівки для мобільної системи очищення). Модульний, тому гнучкий для різних груп населення. Відносно низька вартість для невеликих громад. Відносно простий в експлуатації та обслуговуванні. Може працювати без електрики чи електроніки. Для води з низьким рівнем каламутності забезпечується одноступеневий процес очищення для забезпечення питною водою.

Стає дорогим там, де попит високий. Продуктивність падає з часом. Тільки для короткочасного та середнього розчину. Для каламутності >100NTU слід розглянути додаткове встановлення попереднього фільтра. Мембрани крихкі та можуть бути легко пошкоджені, якщо перевищено робочий напір. Автоматизовані системи складніші в обслуговуванні та потребують джерела живлення.

Набори для лікування

Aquaplus P4000/Scanwater Emwat 4000

Повністю переносна очисна споруда, що включає дозування квасців, два піщані фільтри під тиском та хлорування, здатна очищувати воду з каламутністю до 500 NTU та продуктивністю до 4,000 л/год. P4000 виробляється в Індії та коштує...

10 000 фунтів стерлінгів значно дешевше, ніж європейський Emwat 4000, і саме тому в минулому він був кращим варіантом для Oxfam. Через відносну швидкість встановлення та необхідний простір, цей очисний блок найбільше підходить для реагування на повені та інших заходів першого етапу, де потрібне швидке та короткострокове рішення. Перш ніж розглядати це обладнання, важливо враховувати терміни постачання, оскільки минулий досвід показав, що до того часу, як обладнання фактично досягне свого призначення, контекст міг змінитися, і воно може більше не бути потрібним. Через низький попит Oxfam наразі не має цього товару на складі, а термін постачання з заводу в Індії становить 6 тижнів. Отже, інженери Oxfam, ймовірно, використовуватимуть цей тип обладнання лише в тому випадку, якщо воно вже є в країні як частина нашого власного обладнання або обладнання агентства ООН на випадок надзвичайних ситуацій.

Мембранні системи

Існують різні бренди, а системи мембранної обробки стають дедалі доступнішими на місцевих ринках. Наприклад, гарною відправною точкою для африканського ринку є Davis and Shirtliff. . Їхні модульні системи, що монтуються на раму, можуть забезпечувати продуктивність від 2 до 30 м3/год. На відміну від простих фільтрів Skyhydrant, більші мембранні системи зазвичай містять різні розміри пор фільтра, можуть включати хлорування, потребують живлення та мають вищий рівень автоматизації. Залежно від каламутності вихідної води, може знадобитися додаткове попереднє очищення, щоб уникнути швидкого засмічення/частого зворотного промивання, тому важливо чітко розуміти специфікацію системи, що розглядається. Вартість та доступність продукту, потужність операторів, післяпродажна підтримка, надійність електропостачання, топографія, умови на місці – все це важливі фактори для оцінки переваг цього та інших варіантів.

Переваги	Недоліки
Може бути швидко розгорнутий та налаштований, тому підходить для реагування на першому етапі. Компактний.	Не підходить для великого населення або місць з високим попитом на воду. Продуктивність з часом падає. Не підходить для експлуатації та управління громадою. Терміни закупівель повільні. Не підходить для середньострокового або довгострокового використання.

Дезінфекція

Брудна та забруднена вода може містити багато шкідливих організмів. До хвороботворних організмів (патогенів) належать бактерії, бактеріальні спори, віруси, найпростіші та гельмінти. Вони можуть спричиняти такі захворювання, як холера, бацилярна дизентерія, черевний тиф, інфекційний гепатит та діарея. Дезінфекція води має на меті знищити ці патогени, не залишаючи у воді жодних шкідливих хімічних речовин.

Хімічні дезінфікуючі засоби для води повинні мати такі властивості:

• Знищте всі патогени, присутні у воді, протягом прийнятного часу.
• Бути здатним працювати в діапазоні температур та фізичних умов, що виникають.
• Дезінфікуйте, не залишаючи у воді шкідливих речовин.
• Дозволяють просте та швидке вимірювання сили та концентрації.
• Залиште достатню активну залишкову концентрацію як запобіжний засіб від забруднення після обробки.
• Готовність до використання та надійна доступність за розумною ціною.

Такі методи обробки води, як відстоювання та фільтрація, можуть значно зменшити кількість патогенів у воді. Для знищення тих, що залишилися, використовується хлор.

Хлор

Хлор є хімічною речовиною, яка найчастіше використовується, оскільки вона відповідає більшості вищезазначених критеріїв дезінфекції та часто широко доступна в тій чи іншій формі (див. розділ нижче). За певних умов хлор знищує всі віруси та бактерії, але деякі види найпростіших та гельмінтів стійкі до хлору. Найпростіших та гельмінтів важко виявити безпосередньо, але якщо вони вважаються небезпечними, може знадобитися вдатися до використання мембранних фільтрів для видалення цих організмів (найменшими з них є цисти лямблій розміром 7-10 мікрон, тоді як ооцисти криптоспоридій мають розмір 4-6 мікрон).

Коли до води додають відповідну хлорну сполуку, лише частина її доступна для знищення вірусів і бактерій. Ця частина називається «вільно доступним» або «доступним» хлором (ДХ). Для дезінфекції забрудненої води потрібна лише невелика кількість хлору.

Після додавання активному хлору потрібен певний час для знищення вірусів та бактерій у воді. Це називається «часом контакту» і зазвичай становить щонайменше 30 хвилин для води з нейтральним pH. Однак тривалість часу контакту, необхідна для повної ефективності активного хлору, залежить від багатьох факторів, найважливішими з яких є pH та температура води. Вища температура води дозволить хлору діяти швидше. Вода, що стоїть у відкритому відрі, втратить смак і запах хлору (а отже, і дезінфікуючу здатність) через кілька годин, оскільки вона розсіюється в повітрі.

Більшість джерел неочищеної води мають значення pH у діапазоні 6.5–8. Зі зростанням рівня pH дезінфікуючі властивості хлору слабшають, і при pH 9 дезінфікуюча здатність дуже мала. Див. Таблицю 1 нижче.

Час контакту не повинен бути менше 30 хвилин.

Якщо вода, що підлягає дезінфекції, містить багато завислих твердих речовин та/або органічних речовин (тобто дуже каламутна), вона потребуватиме високого рівня хлору. Рекомендації ВООЗ рекомендують, щоб каламутність була менше 1 NTU для ефективного знищення всіх бактерій та вірусів хлоруванням, хоча 5 NTU є більш досяжною межею, якої буде достатньо в більшості випадків. Тому бажано максимально видалити завислі тверді речовини до початку процесу хлорування. Це значно зменшить необхідну кількість хлору та підвищить його ефективність як дезінфікуючого засобу.

Якщо у воді, яку потрібно знезаразити, присутні залізо та марганець, значна кількість хлору може з'єднуватися з ними, утворюючи сполуки, нерозчинні у воді. Тому корисно видалити залізо та марганець. Це не завжди можливо, хоча прості системи аерації можуть бути доцільними.

Якщо у воду додано забагато хлору, а залишок буде занадто високим, вода матиме неприємний смак і запах, і споживачі віддаватимуть перевагу іншим джерелам, які можуть бути більш забрудненими. Вода з поганим смаком для однієї людини може бути прийнятною для іншої, і оцінка цього досить суб'єктивна. Зазвичай, коли залишок вільного хлору перевищує 0.6 мг/л, більшість людей вважатимуть смак неприємним і намагатимуться знайти альтернативу.

Час контакту/залишок хлору, необхідний для повної дезінфекції при вищому pH

pH	Необхідний залишковий хлор при 20oC (мг/л)	Час контакту, необхідний для ефективної дезінфекції (хвилини)
8.0	0.5	30
8.5	0.2	206.0
	0.5	82.5
	0.8	52.0
	1.0	41.0
	1.5	27.5
9.0	0.2	412.0
	0.5	165.0
	0.8	103.0
	1.0	82.0
	1.5	55.0

Ще однією проблемою в надзвичайних ситуаціях є використання контейнерів для брудної води. Час від часу, раз на тиждень або раз на місяць, у воду слід додавати додатковий хлор, щоб залишок становив до 1 мг/л, щоб допомогти впоратися із забрудненням, яке може накопичуватися в цих контейнерах, хоча це доведеться робити після консультації з громадою.

Точка, в якій вимірюється FCR, є важливою – у джерелі, в точці збору або в точці споживання. В ідеалі, щоб забезпечити безпеку води та уникнути ризику повторного забруднення, залишок води повинен підтримуватися на рівні щонайменше 0.2 мг/л у точці споживання до останньої склянки води.

Види хлору

Хлор НЕБЕЗПЕЧНИЙ. Завжди слід дотримуватися правил безпеки щодо його використання.

Газ та діоксид хлору

Газоподібний хлор та діоксид хлору широко використовуються для очищення води в Європі. Однак їх обробка та транспортування вважаються занадто небезпечними для тих проектів, у яких, ймовірно, братимуть участь Oxfam або її партнери.

Гіпохлорит кальцію – Ca(OCl)2

Гіпохлорит кальцію, також широко відомий як відбілювач або хлорне вапно, випускається у вигляді порошку, що містить приблизно 33% активного хлору. Його зберігають у стійких до корозії контейнерах. Після відкриття контейнера порошок швидко втрачає свою міцність. Це може бути дуже суттєвим, наприклад, близько 5% за 40 днів, якщо контейнер відкривати лише на 10 хвилин на день, або приблизно 20%, якщо залишати відкритим протягом усього періоду.

Порошок не додають безпосередньо у воду, яку потрібно знезаразити. Звичайний метод полягає у приготуванні 1% розчину активного хлору та додаванні його у воду.

Під час приготування цих розчинів бажано, щоб концентрація не перевищувала 5% активного хлору. При такому рівні концентрації може втрачатися багато хлору, оскільки він поглинається осадом. Найстабільнішим розчином є 1% активного хлору. Розчини хлору більш схильні до втрати концентрації, ніж хлорка. Сонячне світло та високі температури можуть прискорити втрату активного хлору. Щоб мінімізувати такі втрати, розчин слід зберігати в темному сухому місці та за найнижчої можливої ​​температури. Розчин слід зберігати в темних, стійких до корозії контейнерах (скляних, пластикових, дерев'яних, керамічних), які повинні бути щільно закритими.

На ринку доступні стабільніші сполуки хлору. Вони дорожчі в покупці, але оскільки вони довше зберігаються в магазині, з часом можуть виявитися економічнішими. Гіпохлорит високої концентрації (HTH) – це одна з таких стабілізованих форм гіпохлориту кальцію. Він містить від 60 до 70% активного хлору і за умови належного зберігання зберігає свою початкову міцність з невеликими втратами. Він доступний у формі таблеток або гранул. Інші готові розчини включають відбілювач ICI Tropical – 34% активного хлору та Stabochlor – 25%.

Дигідрат дихлорізоціанурата натрію (NaDCC)

NaDCC замінив HTH у центрі постачання Oxfam, коли останній був класифікований як небезпечна речовина для авіаперевезень. NaDCC постачається у вигляді гранул у контейнерах по 5 кг (код Oxfam FCL) та має мінімальну концентрацію хлору 50%.

Гіпохлорит натрію (NaOCl)

Гіпохлорит натрію зазвичай доступний у вигляді розчину, відомого як відбілювач, хоча він є поганою заміною гіпохлориту кальцію або NaDCC. Типовий вміст доступного хлору коливається від 1 до 5%, але може сягати 18%. Перед використанням цих розчинів слід знати вміст доступного хлору. Розчини стають менш стабільними зі збільшенням вмісту хлору.

Купівля розчинів гіпохлориту натрію не є економічно вигідною для великомасштабного використання, оскільки транспортні витрати високі. Це пов'язано з об'ємом та вагою, що транспортуються. Набагато краще купувати порошкоподібні форми хлору та готувати розчини для додавання у воду на місці.

Повільнорозчинні таблетки/шайки

Трихлорізоціанурова кислота – це відносно стабільна форма хлору, яка широко використовується для дезінфекції басейнів. За умови зберігання в невологих умовах при температурі нижче 25 ^° C вона може зберігати свою повну концентрацію протягом двох років. Оскільки зараз вона класифікується як небезпечний авіаперевезення, центр постачання Oxfam більше не постачає її, Medentech тепер постачає пакет NaDCC під своєю торговою маркою «Aquatab Flo». Він зараз широко доступний на місцевих ринках і може використовуватися за допомогою «вбудованих» дозаторів, які можуть регулювати потік і, отже, швидкість розчинення/концентрації, або за допомогою традиційних плаваючих хлорних резервуарів (код FFP ). Сполука дуже повільно розчиняється у воді, тому вона підходить для дезінфекції питної води в колодязях або там, де потрібне повільне вивільнення хлору. Рекомендується не використовувати цю форму хлору в системах питного водопостачання більше трьох місяців на рік і не дозувати її в концентрації більше 10 мг/л. Слід зазначити, що ризики для здоров'я, пов'язані з тривалим використанням таблеток, набагато менші, ніж ризик, пов'язаний з вживанням недезінфікованої води.

Визначення дози хлору.

Під час використання хлору для дезінфекції питної води метою є знищення всіх вірусів і бактерій, а потім залишення невеликої кількості активного хлору у воді. Цей хлор, що залишився, називається «залишковим хлором». Залишковий хлор є бажаним, оскільки він може дезінфікувати воду від подальшого забруднення після її збору, наприклад, з контейнерів для брудної води. Бажано, щоб рівень залишкового вільного хлору в точці використання становив 0.2-0.5 міліграма на літр (мг/л).

Потреба води в хлорі значно варіюватиметься залежно від місця розташування. Тому важливо, щоб особа, відповідальна за процес хлорування, могла розрахувати фактичну потребу води, що підлягає обробці, в хлорі.

Це простий процес, що складається з кількох спроб і повторних спроб. До літрових зразків води, що підлягає обробці, можна додавати певні кількості розчину хлору, наприклад, достатні для отримання 3, 4 або 5 мг/л. Залишковий хлор можна потім перевірити через щонайменше 30 хвилин. Потребу в хлорі можна визначити, віднявши залишок від кількості доданого хлору.

Потреба в хлорі = Відома доза – Залишковий хлор

Після розрахунку потреби в хлорі бажаний рівень залишку можна арифметично додати, щоб отримати необхідну дозу хлору на літр води. Наприклад, потреба в хлорі = 3.5 мг/л, бажаний залишок = 0.5 мг/л, доза хлору = 4 мг/л. Це число потім використовується для розрахунку кількості розчину, який потрібно додати до об'єму води, що підлягає обробці.

Для довідки: У воді 1 мг/літр (мг/л) = 1 частина на мільйон (ppm).

Дуже важливо вимірювати залишок вільного хлору, оскільки це показує, наскільки ефективним був процес хлорування. Дуже простий тест передбачає використання набору, призначеного для вимірювання рівня хлору в басейнах. Він називається набором для тестування басейну (код Oxfam FPO ).

Зразок води, що тестується, поміщають у компаратор, і туди опускають таблетку DPD №1. Хлор у воді реагує з таблеткою DPD, утворюючи певний рівень забарвлення води. Цей колір безпосередньо порівнюють з кольоровою шкалою на наборі. Інтенсивність забарвлення потім повідомляє оператору рівень залишкового хлору. Щоб визначити загальну присутність хлору у воді (вільний хлор + використаний хлор), таблетку DPD №3 додають у той самий відсік, що й воду, що тестується за допомогою таблетки DPD №1, і знімають відповідні показники. (Набір також може вимірювати pH зразка води аналогічним порівняльним способом, використовуючи таблетку фенолового червоного.)

Протягом сухого сезону якість води в річках не сильно змінюється, тому, якщо дотримуватися вищезазначених процедур, можна буде постійно отримувати воду хорошої якості. Під час сезону дощів якість води в річках може значно змінюватися день у день. Ймовірно, знадобиться додатковий хлор, і цю кількість можна визначити лише методом спроб і помилок, а краще уявлення про необхідну кількість стане очевидним, коли оператори набудуть досвіду роботи зі своїми індивідуальними системами.

Додавання хлору у воду.

Рекомендується використовувати 1% розчин активного хлору як розчин для приготування, який слід використовувати якомога швидше після приготування. У наступній таблиці наведено приблизний посібник з приготування 1% розчинів з різних сполук хлору. Кількість необхідної хімічної речовини також залежатиме від віку хімічної речовини, яка використовується для приготування розчину, оскільки тривалі періоди зберігання значно послаблюють її властивості.

Кількість хімікату, необхідна для приготування 1 літра 1% розчину хлору

Джерело хлору	Вміст доступного хлору %	Необхідна кількість (г)*
Bleaching Powder	34	30 - 40
HTH	70	14
Тропічний відбілювач	34	25
Стабілізований відбілювач	25	40
Відбілювач	1% розчин	---

* Якщо ваги недоступні, може знадобитися зробити приблизну вагу. 1 чайна ложка приблизно дорівнює 14 г, але це не дуже надійний показник.

Ці кількості хімікатів слід додати до 1 літра води наступним чином. Кількість хімікату, необхідну для приготування 1% розчину, поміщають у відповідну (бажано пластикову) посудину та додають достатню кількість води, щоб утворилася однорідна кремоподібна консистенція, у випадку з відбілювачем. Найкраще використовувати дерев'яну мішалку для розбиття грудочок. Коли всі грудочки розбиті, крем слід розвести до необхідної кількості, використовуючи решту води, та ретельно перемішати. Осад слід дати осісти, а потім зняти освітлену рідину для використання як дезінфікуючий засіб у воді, що підлягає обробці. Для гранульованих форм, таких як: HTH, додавання необхідної кількості до одного літра води та перемішування буде достатнім для забезпечення гарного перемішування.

Після визначення дози можна використовувати об'ємні еквіваленти для приблизного вимірювання ваги хлору та таким чином визначити кількість, яка буде використовуватися в процесі очищення. Хлор у порошкоподібній формі гідрокситолуолу має щільність близько 800 г/літр.

1% розчин використовується для дезінфекції більшої кількості води, як показано в таблиці 3 нижче:

Об'єм розчину хлору, який потрібно додати до різних об'ємів води

Необхідна доза хлору	Об'єм 1% розчину, який потрібно додати до
	10 літрів	100 літрів	1,000 літрів
1 мг / л	1 ml	10 ml	100 ml
5 мг / л	5 ml	50 ml	500 ml
10 мг / л	10 ml	100 ml	1 літровий

мл = мілілітри

Використовуючи приблизні розрахунки, для введення дози хлору 5 мг/л у резервуар об'ємом 45 000 літрів знадобиться 22.5 літра 1% розчину.

Правила хлорування

• Важливо провести обробку, щоб концентрація води була менше 5 NTU перед хлоруванням.
• Перевірте pH та температуру, щоб оцінити час контакту.
• Переконайтеся, що час контакту перед вживанням мінімальний.
• Завжди перевіряйте рівень залишкового хлору.
• Дотримуйтесь інструкцій щодо зберігання конкретної хімічної речовини, що використовується.

Повільна піщана фільтрація (SSF)

До впровадження хлорування було показано, що повільна піщана фільтрація сама по собі значно знизила частоту захворювань, що передаються через воду, у Великій Британії. Ймовірно, жоден інший окремий процес очищення не може одночасно покращити мікробіологічну, хімічну та фізичну якість води. Він залишається простим, надійним та ефективним, проте SSF все частіше замінюється альтернативними технологіями, включаючи піщані фільтри під тиском, синтетичні мембранні фільтри, пластинчасті освітлювачі та коагуляцію-флокуляцію-седиментацію. Для програм Oxfam SSF, ймовірно, буде доцільним у районах, де вони вже використовуються, де є велика кількість якісного річкового піску, а також як частина довгострокового рішення, де хлорування неможливе та/або є кращим варіантом для місцевих органів влади/установ/партнерів.

За умови правильної експлуатації повільний піщаний фільтр може видалити 99% або більше популяції кишкової палички (бактерій, що вказують на наявність фекального забруднення), і навіть при зниженні температури води до 3 ^° C можна підтримувати середнє зниження кількості кишкової палички та мікробних патогенів на 97%. Однак піщані фільтри повинні дозрівати протягом кількох тижнів, перш ніж мікробіологічна дія шумздеке ( біологічний шар у верхніх кількох сантиметрах піску) стане повністю активною, і протягом цього часу бажано проводити подальше хлорування води, щоб забезпечити її придатність для пиття (хлор знищить шумздеке , якщо хлор додати перед фільтрацією).

Повільний піщаний фільтр підходить для очищення води прийнятної якості з низьким рівнем каламутності (10-20 NTU), хоча протягом коротких періодів часу спостерігалися піки 40-60 NTU. Повільний піщаний гравітаційний фільтр являє собою, по суті, відкритий зверху контейнер з дренажем знизу, частково заповнений фільтруючим середовищем (зазвичай чистий пісок і шар каміння або гравію). Сира вода подається в простір над піском і проходить через пісок під дією сили тяжіння. Очищення відбувається під час цього низхідного проходження, а очищена вода скидається через нижні дренажі. Піщаний фільтр - це не просто техніка фільтрації води, але фільтр розвиває дуже активну мікробіологічну очистку води. Фільтр може працювати кілька тижнів або більше без очищення, але вимагає безперервного потоку, що може бути складно, для підтримки функціонування фільтруючого фільтра Schumtzdecke.

Повільні піщані фільтри можуть бути частиною довгострокового рішення та забезпечити життєздатну альтернативу в сільській місцевості та/або там, де постачання хімікатів для дезінфекції проблематичне. Підземний фільтр Oxfam, побудований на території Фізі в ДРК під час геноциду в Руанді 1994 року, все ще був працездатним, коли команда Oxfam повернулася у 2017 році.

Переваги	Недоліки
Перевірений низькотехнологічний метод очищення води. Для отримання безпечної питної води не потрібні хімікати. Може підійти для пост-аварійного періоду.	Потрібен безперервний потік та ретельне управління для оптимізації продуктивності. Зазвичай не підходить для аварійної фази. Ризик повторного забруднення води, якщо не використовувати хлорування після очищення.

Практичні рекомендації щодо встановлення повільних піщаних фільтрів з використанням резервуарів Oxfam наведено в технічному посібнику Oxfam «Обладнання для фільтрації води». Центр постачання Oxfam більше не має в наявності комплекту для повільної піщаної фільтрації, але цей посібник містить повний перелік необхідних предметів, які можна замовити на вимогу.

коригування pH

Найчастіше Oxfam використовує коагулянт у вигляді порошку сульфату алюмінію (код Oxfam FAS ), який, хоча й не є дуже сильним коагулянтом, має перевагу в тому, що його можна легко перевозити повітряним транспортом, і він досить широко доступний у різних частинах світу. Однак він має досить вузький діапазон pH, найкраще працює між 6.5 та 7.5, а за межами цих значень його ефективність обмежена.

знижується, і тому для компенсації доводиться використовувати більше. Це відбувається, оскільки розчинність алюмінієвого осаду різко зростає поза цим діапазоном, а це означає, що там, де pH занадто високий або занадто низький, хлоп'ячий осад не зможе легко утворитися. Оскільки додавання (кислого) сульфату алюмінію до води знижує pH (шляхом реакції з його природною лужністю), існує ризик того, що pH води може вийти за межі оптимального діапазону. Якщо вода має недостатню лужність або буферну здатність, необхідно додавати додаткову луг, зазвичай шляхом додавання негашеного вапна (CaO), оскільки це підвищить pH води. Як орієнтир, приблизно 7-14 кг вапна, доданого до 95 м³ ^води , забезпечить відповідний рівень регулювання pH, хоча, очевидно, фактичну кількість слід визначати в рамках випробувань у скляній банці.

Видалення заліза

Для зменшення вмісту заліза можна використовувати аерацію. Аерація окислює двовалентне залізо (II) до нерозчинного тривалентного заліза (III), а осад можна видалити за допомогою шару середовища. Нещодавно було проведено деякі роботи над нескладною системою аерації та фільтрації, в якій конструкції установок для видалення заліза можна спростити. Проходження води через щілинну трубу створює дуже обмежений розпил води, яка достатньо аерована для окислення заліза, що дозволяє його відфільтрувати в неглибокому шарі крупного піску.

Пісок глибиною 0.1 м та 0.15 м було протестовано з піском розміром 1.18 мм (підкріпленим шаром гравію товщиною 0.05 м та 6 мм), а пісок глибиною 0.2 м – з піском розміром 1.3 мм. Ґрунтові води, що містять залізо (в середньому 7.5 мг/л), подавались на фільтруючі шари. Піщані шари розміром 1.18 мм постійно виробляли фільтровану воду, яка відповідала рекомендованому ВООЗ рівню 0.3 мг/л (тобто зниження на 96%), тоді як пісок розміром 1.3 мм також виробляв воду нижче ліміту ВООЗ, але менш стабільно.

Ці фільтри з часом засмічуються газами та осадами заліза, але їх можна очищати, наприклад, щотижня або після зменшення потоку (див. таблицю), обережно перемішуючи піщаний шар паличкою тричі, намагаючись не перемішувати надмірно, оскільки це порушить біоплівку.

Типова швидкість потоку м/год

	Очистити	Засмічений
Пісок 1.18 мм	1.91	0.51
Пісок 1.30 мм	3.18	0.76

Модулі очищення води Oxfam

Модуль швидкої пакетної обробки води

Цей модуль містить усе обладнання для створення невеликої та короткострокової установки очищення води на першому етапі реагування. Він використовує легкий насос, дозувальний комплект на стороні всмоктування та резервуар-цибулину об'ємом 30 м³ ^для флокуляції та седиментації, а потім заповнює два резервуари об'ємом 10 м³ ^для хлорування та зберігання. Виходячи з приблизно 6 годин на седиментацію та 2 годин на наповнення та спорожнення, цей модуль може подавати до 60 м³ ^на день, що забезпечить водою приблизно 4,000 осіб. Модуль включає обладнання для вимірювання та випробування води для визначення кількості дозованих хімікатів. Він також включає набір інструментів для встановлення та поточного обслуговування.

Цей модуль може бути налаштований та експлуатований досвідченим інженером охорони здоров'я та трьома технічними або навченими співробітниками. Для забезпечення максимальної продуктивності процесу лікування знадобиться робота позмінно від п'ятнадцяти до вісімнадцяти годин на день.

Компоненти в комплекті

Line	код	Кількість	Опис
1	TRR30	1	Комплект резервуарів, цибуля – 30 м³
2	TBT10	2	Комплект резервуарів, балон – 10 м³
3	ФАСН	1	Комплект для дозування хімікатів, сторона всмоктування
4	PR2	1	Комплект насоса, поверхнева вода, 2 дюйми – легкий бензиновий двигун
5	TWCT	2	Відро Oxfam Jerry, 14 літрів – 200 шт.
6	G215	2	Шланг, гнучкий армований, 2 дюйми, 30 м
7	G216	6	Муфта, шланг, 2″BSP(F)
8	G217	3	Муфта, шланг, 2″BSP (зовнішня)
9	G218	12	Хомут для шланга, болтовий
10	G223	2	Трійник, рівний, 2 дюйми, BSP(F)
11	G325	2	Коліно, 3″ BSP (внутрішній різьблення)
12	G320	2	Ніпель, 3″ BSP (зовнішній)
13	FCL	25	Хлор, гранули, 5 кг
14	FAS	1	Сульфат алюмінію, гранули, 25 кг – 40 шт.
15	FMT	1	Комплект для вимірювання та тестування води
16	ФПО	2	Pooltester – для визначення хлору та pH
17	FD1	1	Таблетки експрес-тест для Pooltester – 250 шт
18	RPF	1	Таблетки експрес-тест для Pooltester – 250 шт
19	OS	1	Набір інструментів, сайт

Об'єм (м³): 8.202

Вага (кг): 2208

Орієнтовна вартість (фунти стерлінгів: 12 000 фунтів стерлінгів)

Модуль очищення води середнього масштабу

Цей модуль містить усе обладнання, необхідне для створення простої системи очищення води з флокуляцією, седиментацією та хлоруванням. Виходячи з приблизно шести годин часу седиментації (з використанням двох резервуарів періодичної обробки по черзі) плюс двох годин на наповнення та спорожнення, можна постачати до чотирьох резервуарів або 180 м3 очищеної води на день, що забезпечить водою приблизно 12 000 осіб. Модуль включає обладнання для вимірювання та випробування води для визначення кількості дозованих хімікатів. Він також включає набір інструментів для встановлення та поточного обслуговування.

Цей модуль може бути налаштований та експлуатований досвідченим інженером охорони здоров'я та шістьма технічними або навченими співробітниками. Для забезпечення максимальної продуктивності процесу лікування потрібна робота позмінно по вісімнадцять годин на день.

Line	код	Кількість	Опис
1	T45S	3	Комплект резервуарів, 45 м³, сталі
2	T45L	3	Комплект резервуара, 45 м³, вкладиш та аксесуари
3	TUR	1	Дах резервуара, універсальний, ПВХ
3	ФАСН	1	Комплект для дозування хімікатів, сторона всмоктування
5	P4	1	Комплект насоса, поверхнева вода, 4 дюйми, дизельний двигун
6	G315	2	Шланг, гнучкий армований, 3 дюйми, 30 м
7	ТБТМ	1	Комплект фітингів, обробка пакетів
11	FCL	25	Хлор, гранули, 5 кг
12	FAS	1	Сульфат алюмінію, гранули, 25 кг – 40 шт.
13	FMT	1	Комплект для вимірювання та тестування води
14	ФПО	2	Pooltester – для визначення хлору та pH
15	FD1	1	Таблетки експрес-тест для Pooltester – 250 шт
16	RPF	1	Таблетки експрес-тест для Pooltester – 250 шт
17	OS	1	Набір інструментів, сайт
15	OL	1	Сходи

Орієнтовна вартість (фунти стерлінгів): 20 000 фунтів стерлінгів

Об'єм (м³): 8.202

Вага (кг): 2208

Експлуатація/Управління (постачання води великим обсягом)

Економічна ефективність

На першому етапі пріоритетом є швидкість реагування на надзвичайні ситуації та забезпечення негайних потреб. Це може призвести до короткострокових рішень, які технічно не є найбільш доцільним або економічно ефективним рішенням. Плани слід розробляти, як тільки стає зрозуміло, що ситуація може тривати місяцями, а не тижнями. Важливо враховувати якість, кількість та надійність разом з економічною ефективністю, довговічністю, а також враховувати, хто буде відповідальним за довгострокове управління, як будуть закуповуватися витратні матеріали та запасні компоненти, де знаходяться технічні експерти та як все це буде оплачуватися в рамках типового гуманітарного сценарію, коли фінансування швидко зменшується в міру прогресування фази стабілізації, виникають нові кризи в інших місцях, і це стає ще однією затяжною, забутою кризою.

операція

Слід подбати про те, щоб була належна координація між режимами перекачування та дозуванням хімікатів. Щоразу, коли виникає потреба перекачувати воду з джерела, оператор насоса повинен повідомити особу, відповідальну за дозування хімікатів, щоб вона могла додати хімікати у потрібний час. Щоразу, коли резервуар із сирою водою спорожняється в хлорувальний бак, оператора насоса слід повідомляти, щоб резервуари із сирою водою можна було знову наповнити, щоб максимізувати продуктивність системи. Слід скласти графік перекачування/спорожнення резервуарів, в якому вказати час виконання всіх операцій та хто їх виконує. Оператори повинні заповнювати форми для запису фактичної продуктивності – див. форму 3 у Додатку 3.

Моніторинг

Різні параметри слід вимірювати регулярно, щоб:

• Зафіксуйте, чи належним чином працюють операційні та лікувальні системи.
• Виявити необхідність коригування очищення відповідно до змін якості сирої води.
• Допомога в управлінні запасами.

Каламутність, pH, фекальні коліформні бактерії, перенесення галунів, залишок хлору – все це слід вимірювати, і стандартна форма для цього включена до Додатку 3, форма 2. (Використовуйте набір FMT )

Також слід вести щоденний облік кількості води, виробленої системою, а також кількості хімікатів та палива, що використовуються за день. Ці записи слід передавати керівникам або відповідальному інженеру, щоб вони також знали, що відбувається в системі. Це дозволяє планувати заздалегідь, щоб можна було замовити хімікати, паливо тощо для зберігання на складі. Ці записи також виявлять проблеми із системою, оскільки набір якісних записів часто може допомогти швидко виявити проблему, див. Додаток 3, форма 3.

Використання та безпечне поводження з хімічними речовинами

Мішки або контейнери з хімікатами слід зберігати в безпечному місці. Їх слід захищати від дощу, вологи та сонця, зберігати їх на дерев'яних піддонах або подібних приміщень, не піддаючись впливу землі. Хімікати, що зберігаються погано, можуть зіпсуватися та бути малокорисними або взагалі не корисними. Хімікати дорогі та нелегко утилізувати або замінити після псування. Якщо хімікати купуються в сільській місцевості, їх якість слід перевіряти, щоб переконатися, що купується те, що відповідає зазначеній та необхідній кількості.

З хімічними речовинами слід поводитися обережно. Сульфат алюмінію та, особливо, хлор, слід використовувати лише в добре провітрюваних приміщеннях. Уникайте вдихання парів/порошку хімічних речовин.

Хлор може бути особливо небезпечним. Як тільки він намокне або змішається з водою, він стає їдким. Під час змішування з водою додавайте порошок невеликими кількостями за раз і обережно перемішуйте, щоб уникнути розбризкування. Під час роботи з хлором слід використовувати гумові рукавички для захисту рук.

Якщо розчин хлору потрапив на шкіру або руки, негайно змийте його великою кількістю води. Якщо розчин потрапив в очі, промийте їх кілька разів чистою водою та якомога швидше зверніться до лікаря. Розчин сульфату алюмінію (квасців) є дуже корозійним. Він повільно розчиняє металеві бочки.

Утилізація шламу та очищення резервуарів

Процес седиментації означає, що бруд відділяється від води та залишається на дні резервуара у вигляді шламу, коли чиста вода зливається в хлораторні баки. Шлам, що накопичується внаслідок використання квасців, має високий вміст металів, тому необхідно бути обережним, щоб він не забруднював поверхневі води або сільськогосподарські угіддя. У короткостроковій перспективі можливо скинути його в сусідній колодязь, якщо вода природним чином проникне в ґрунт, але також необхідно враховувати ризики забруднення ґрунтових вод. Не слід скидати його назад у водойму. Метод повинен відповідати місцевим екологічним нормам та бути прийнятним для місцевої влади та громади в межах водозбірної зони. Протягом тривалого періоду утилізація шламу може стати серйозною логістичною та екологічною проблемою. У такому разі слід розглянути альтернативи хімічній коагуляції.

Під час очищення резервуарів команда чистильників повинна зайти в резервуар та за допомогою щіток ретельно очистити його від осаду, а також очистити стінки та дно. Під час цього рекомендується мити резервуар слабким (0.05%) розчином хлору. Зазвичай таке очищення проводиться раз на тиждень або 2 тижні, але іноді це можна робити рідше.

Також добре періодично промивати хлорувальний бак, хоча це не потрібно робити так часто, як відстійник.

Дуже важливо бути дуже обережним, щоб не порвати облицювання резервуарів. Слід знімати взуття, а гострі інструменти не можна використовувати або брати в резервуар. Якщо вода дуже каламутна, утворюватиметься велика кількість осаду, який може бути неможливо видалити через 3-дюймовий нижній отвір. У цьому випадку його доведеться видаляти вручну або промивати струменем води.

Проблеми, якщо використовується занадто багато сульфату алюмінію (квасців)

У різний час кількість квасців, яку слід додавати, змінюватиметься залежно від якості води. Це означає, що якщо вода брудніша, ніж зазвичай, доведеться використовувати більше квасців, ніж зазвичай. Однак дуже важливо, щоб додаткова кількість не була надмірною, інакше квасці потраплять у питну воду, надаючи воді металевого присмаку. Це не зашкодить людям на даний момент, але можливо, що через кілька років можуть виникнути довгострокові негативні наслідки для здоров'я. З цієї причини слід бути дуже обережним, щоб не використовувати занадто багато квасців.

Управління та навчання

У всіх вищезазначених видах діяльності належне управління та навчання є важливими для забезпечення дотримання процедур належним чином. Слід розробити посібник, в якому детально описані всі пункти, що стосуються розробки та експлуатації/обслуговування системи, і який повинен включати:

• Історія розвитку системи.
• Будь-які плани щодо модернізації в майбутньому.
• Аналіз якості води.
• Повний комплект креслень схеми системи з детальним розташуванням клапанів/з'єднань тощо, креслення фасадів з профілями трубопроводів.
• Повний письмовий графік операцій з графіком виконання всіх операцій; дозування та кількість хімікатів, робота/технічне обслуговування насоса та використання палива, час відкриття та закриття всіх клапанів. (Майте ці графіки доступними рідною мовою оператора, якщо він вміє читати.)
• Список імен усіх операторів, із зазначенням обов'язків, часу зміни та дублерів у разі відсутності/хвороби тощо, шкали оплати праці та органограма персоналу.
• Відомості про менеджерів, яким оператори повинні звітувати у разі поломок та проблем, і які повинні вживати заходів. (З цими менеджерами має бути зв'язок щодня особисто або по радіо, якщо оператори не мають можливості самостійно виконувати ремонтні роботи).

Крім того, важливо:

• Протягом узгодженого періоду часу тримайте запас запчастин та фітингів, які можуть вийти з ладу, а також належний контроль за наявністю цих предметів.
• Тримайте запас хімікатів (з урахуванням терміну придатності хлору) та палива, достатній для узгодженого періоду часу та контролюйте запаси, чітко розуміючи, хто і коли їх купує. Чи є доступний бюджет?

Мотивація та оплата праці оперативних працівників – це ще один важливий фактор. Робочий час, особливо вночі, коли нагляд буде мінімальним або відсутнім, і коли оператори можуть йти спати, необхідно ретельно встановити, щоб уникнути проблем. Оплата та стимули повинні бути достатньо високими, щоб заохочувати належну відвідуваність та виконання роботи, тоді як повна участь та пояснення допоможуть оперативним працівникам відчути свою причетність. Їхній досвід роботи з системою слід вітати та використовувати там, де це доречно.

Зрештою, також слід виділити час для навчання операторів систем, пройшовши кожен етап експлуатації, щоб вони могли продемонструвати, як це робиться. Після цього слід провести візити для перевірки якості та кількості води, а також провести повторні навчальні сесії. Також важливо отримати зворотний зв'язок від користувачів, наприклад, самих біженців, щоб переконатися, що з точки зору користувача все гаразд. Взаємодія з громадою має бути частиною навчання.