Значительное антропогенное давление на источники питьевого водоснабжения отрицательно сказывается на гигиенических показателях качества питьевой воды. Это вызывает озабоченность международной общественности. Не случайно Всемирная организация здравоохранения признает проблему обеспечения населения качественной питьевой водой главным разделом программ охраны здоровья человека.
Проблема безопасности питьевой воды в системах централизованного водоснабжения сейчас особенно актуальна, так как большинство водопроводных станций пользуется водой поверхностных источников с высоким уровнем химического и биологического загрязнений. При таком загрязнении воды, особенно растворимыми органическими и неорганическими соединениями, традиционные технологии не только не могут обеспечить необходимый уровень очистки питьевой воды, но и приводят к дополнительному загрязнению питьевой воды высокотоксичными хлорорганическими веществами, продуктами окисления примесей природных вод и соединениями алюминия. Для повышения уровня очистки воды в таких условиях особенную актуальность приобретает усовершенствование существующих и внедрение новых перспективных технологий водоподготовки с применением высокоэффективных, способных надежно обеззараживать и очищать воду независимо от степени ее химического и биологического загрязнения.
В настоящее время для подавления патогенных микроорганизмов в централизованных и локальных системах очистки питьевой воды используют исключительно реагенты-окислители: хлор и его соединения (хлорамины, гипохлориты, диоксид хлора), озон, перманганат калия, перекись водорода.
На водопроводных станциях России воду обеззараживают, в основном, хлором. Широкому распространению хлора в технологиях водоочистки способствовала его эффективность при обеззараживании природных вод и способность консервировать уже очищенную воду длительное время. Кроме того, предварительное хлорирование воды позволяет снизить цветность воды, устранить ее запах и привкус, уменьшить расход коагулянтов, а также поддерживать удовлетворительное санитарное состояние очистных сооружений станций водоподготовки. Эффективность, доступность и умеренная стоимость, а так же большой опыт работы с этим реагентом обеспечили хлору исключительную роль – более 90% водопроводных станций в мире обеззараживают и обесцвечивают воду хлором.
Однако хлор имеет существенные недостатки. Например, хлор обладает высокой токсичностью, что требует строгого соблюдения повышенных требований техники безопасности. Но наиболее существенный недостаток хлора был обнаружен в 1974 году. Он заключается в способности хлора взаимодействовать с органическими веществами природных вод, что приводит к образованию значительного количества высокотоксичных хлорорганических соединений с канцерогенной, мутагенной и тератогенной активностью. Среди них хлороформ, четыреххлористый углерод, бромдихлорметан, дибромхлорметан и другие хлорсодержащие соединения. Указанные выше недостатки стали главной причиной интенсивного поиска новых эффективных дезинфектантов, способных обеспечить надежное обеззараживание в технологиях водоподготовки.
В последнее время широко обсуждается возможность замены хлора в процессе подготовки питьевой воды с озоном. Основанием для рассмотрения озона как альтернативы хлору послужили некоторые преимущества этого реагента по сравнению с другими окислителями, применяемыми в технологии водоподготовки. Так, высокая активность озона, особенно к бактериям, спорам, вирусам, гарантирует высокий уровень обеззараживания воды. А высокий окислительный потенциал озона позволяет одновременно с обеззараживанием воды снизить ее цветность, содержание железа, марганца, а также устранить запахи и привкусы. К числу преимуществ можно отнести компактность озонаторных установок и возможность автоматизировать процесс обработки воды. Однако анализ опыта и результатов применения озона в процессе водоподготовки выявил и существенные недостатки этой технологии.
Озонирование природных вод с высоким содержанием органических примесей приводит к образованию продуктов их окисления — более токсичных, чем изначальные загрязнители природных вод. При озонировании на станциях водоподготовки получают биологически нестабильную воду. Среди реагентных методов озонирование относится к наиболее дорогостоящим. Сам по себе озон более токсичен, чем хлор. Кроме того, он вызывает активную коррозию оборудования, трубопроводов и требует применения более стойких материалов.
Приведенные аргументы, по-видимому, и повлияли на то, что даже в экономически развитых странах озонирование до сих пор не нашло широкого применения в технологиях водоподготовки.