background image

Water Supply and  

pollution 

By 

Dr. Ashraf Hussain 

Msc., PhD. Community Medicine 

Water Supply 

Although water is the most wonderful and most abundant nature’s compound but 

only less than 1% of the world’s water resources are available ready for use.  

 

WHO currently es mates that over 1.1 billion people worldwide lack access to 
adequate supply of clean water.  

Uses of clean water in the domestic setting: 

1.  Drinking and cooking. 

2.  Personal hygiene. 

3.  Cleaning e.g. cooking utensils. 

4.  Gardening e.g. garden vegetables. 

QUANTITY 

A daily supply of 150-200 litres per capita is considered as an adequate supply to 
meet the needs for all urban domestic purposes.  

QUALITY 

 

The water should be free from chemical & biological contamination plus 

being acceptable in terms of color, taste & smell in accordance with the WHO 
Guidelines on the Quality of Drinking Water (1993).  

Sources of Water 

Ø 

Surface water Ü It includes flowing water (streams and rivers) and still water 
as (lakes, ponds and reservoirs).  

Ø 

Ground water Ü e.g. wells & springs. 

Ø 

Rain water. 

Ø 

Sea water  

PDF created with pdfFactory Pro trial version 

www.pdffactory.com


background image

Main sources of water supply & their impurities: 

Rain water 

Rain water is the purest water in nature. 

Chemically, it is very soft water containing only traces of dissolved solids  

rain water-gets impurities during it's fall to the earth. it   absorbs from the 
atmosphere gases (H2S,CO2,  NH3, nitrogen & oxygen). Besides it absorbs 
 

suspensions like (dust, soot and microorganisms). 

Gaseous sulphur and nitrogen oxides emitted from power plants that use fossil fuels, 
react with atmospheric water, forming dilute solution of sulphuric and nitric acid.  

Such acidic rain has begun to have serious impacts on surface water quality and on 
plants etc.  

Near & at earth it  

takes suspensions like bacteria, pollen, soot, bird   droppings 

& dust.  

2. Surface water  

It is the main source of water supply in many areas. 

Surface water is prone to contamination from human and animal sources.  

It is never safe for human consumption unless subjected to sanitary protection and 
purification before use.  

a. IMPOUNDING RESERVOIRS 

These are artificial lakes constructed usually of earthwork or masonry in which large 
quantities of surface water is stored. 

One disadvantage of storing water for long periods in reservoirs is the growth of 
algae and other microscopic organisms, which impart bad tastes and odours to 
water. 

The upland surface water derives its impurities from the catchment areas. the 
sources being human habitations and animal keeping or grazing. 

The general belief that mountain streams are very pure water is often untrue.  

b. Rivers 

Rivers furnish a dependable supply of water. 

it is always grossly polluted and is quite unfit for drinking without treatment.  

PDF created with pdfFactory Pro trial version 

www.pdffactory.com


background image

The impurities of river water are derived from surface washings, sewage and sullage 
water, industrial and trade wastes, and drainage from agricultural areas. 

The customs and habits of the people like disposal of the dead animals, garbage and 
other solid waste. 

Self-purification does occur in river water by natural forces such as dilution, 
sedimentation, aeration, oxidation, sunlight, plant and animal life but these agencies 
are not sufficient to render the water potable.  

Sea water  

Although it is plentiful, it has great many limitations. 

It contains 3.5 per cent of salts in solu on.  

Continuous evaporation increases the dissolved impurities content, which is further 
increased by the impurities thrown by rivers as they join sea. 

Desalting and demineralization process involves heavy expenditure, so It is adopted 
only in places where sea water is the only source available. 

Ground water 

Ground water is the cheapest and most practical means of providing water to small 
communities. 

It is superior to surface water, because the ground itself provides an effective 
filtering medium.  

The advantages of ground water are:  

It is likely to be free from pathogenic agents, 

It usually requires no treatment 

The supply is likely to be certain even during dry season.  

It is less subject to contamination than surface water. 

The disadvantages are:  

It is high in mineral content, e.g., salts of calcium  and magnesium which render the 
water hard  

It requires pumping or some arrangement to lift the water  

Ground water-include: 

PDF created with pdfFactory Pro trial version 

www.pdffactory.com


background image

springs : natural outlet of ground water held under pressure by the impermeable 
layer.  

wells - "are dug or driven holes to reach the  underground water. 

1.  Shallow wells tap subsoil water i.e. the water from above the first impervious 

layer in the ground.  

2.  taps water from the water-bearing stratum below the first impervious layer 

in the ground  

 

 

 

WATER POLLUTION 

Pure uncontaminated water does not occur in nature. 

It contains impurities of various kinds - natural and manmade. 

The natural impurities are not essentially dangerous. 

These comprise dissolved gases (e.g. nitrogen, carbon dioxide, hydrogen sulphide, 
etc. which may be picked up during rainfall), and dissolved minerals (e.g., salts of 
calcium, magnesium, sodium, etc.) which are natural constituents of water following 
its contact with soil.  

suspended impurities (e.g., clay, silt, sand and mud), and microscopic organisms. 
These impurities are derived from the atmosphere, catchment area and the soil.  

A more serious aspect of water pollution is that caused by human activity - 
urbanization and industrialization.  

The sources of pollution resulting from these are :  

Sewage, which contains decomposable organic matter and pathogenic agents 

Industrial and trade wastes, which contain toxic agents ranging from metal salts to 
complex synthetic organic chemicals  

agricultural pollutants, which comprise fertilizers and pesticides. 

Physical pollutants, viz heat (thermal pollution) and radioactive substances  

Chemical pollutants  

These pollutants include detergent solvents, cyanides, heavy metals, minerals and 
organic acids, nitrogenous substances, bleaching agents and dyes 

PDF created with pdfFactory Pro trial version 

www.pdffactory.com


background image

Chemical pollutants may affect man's health either directly or indirectly by 
accumulating in aquatic life (e.g. fish). 

The present concern about chemical pollutants is not only to their acute toxic effects 
on human health but further the possible long-term effects of low level exposure, 
which are often non-specific and difficult to detect. 

Most of these pollutants are not easily removed by conventional water treatment or 
purification processes  

Water Related diseases  

Man's health may be affected by the ingestion of contaminated water either directly 
or through food; and by the use of contaminated water for purpose of personal 
hygiene and recreation.  

The term water-related diseases includes the following: 

IMPURITIES OF WATER  

The impurities present in water may be categorised into following categories: 

(1) Dissolved Impuri es 

(a)  Dissolved gases: O2, CO2, H2S etc. 

(b) dissolved salts: 

Cations: Ca++, Mg++, Na+, K+, Fe++, Al+++ etc. 

Anions: CO3–, Cl–, SO4–, NO3– etc. 

(2)Suspended Impuri es:  

(a) Inorganic: Clay and sand  

 Such impurities usually cause mechanical irritation  of gastrointestinal tract & even 
diarrhea. These suspensions are cleared by sedimentation or alum precipitation.. 

(b) Organic: Oil globules, vegetables, and animal material usually occur through 
contamination of water by sewage , refuse, house waste 

(3) Microscopic Ma ers as Bacteria, algae, fungi etc  

HARDNESS OF WATER  

Hardness is due to presence of certain salts of Ca2+, Mg2+ and other heavy metal 
ions like Al3+, Fe3+ and Mn2+ in water. 

PDF created with pdfFactory Pro trial version 

www.pdffactory.com


background image

Temporary hardness: due to the presence of bicarbonates and hydroxides producing 
metal ions as Ca(HCO3)2 and Mg(HCO3)2. 

Destroyed by boiling 

           Ca(HCO3)

 2

   CaCO3 ↓ + H2O + CO2↑  

Permanent Hardness: due to the presence of dissolved chlorides and sulphates as 
CaCl2, MgCl2, CaSO4, MgSO4, FeSO4, Al2(SO4)3 etc. 

Not destroyed by boiling.  

Effects of Hard Water on health  

Effect on health: It adversely affects digestive system causing diarrhea and increase 
possibilities of forming calcium oxalate crystals in the urinary track on drinking. 

Little hardness, give taste to water, better for teeth and bones, prevent lead 
poisoning of water in old lead pipe system due to CaCO3 coat.  

Treatment of Water Supply 

 In many instances some form of treatment will be necessary. 

 The degree of treatment will depend on the quality of the raw water sourced. 

Surface water sources tend to require the greatest level of treatment whereas 
ground water may not require any treatment at all in deep well. 

 Treatment may be as simple as boiling in the home or a series of activities resulting 
in water fit for human consumption.    

 

 Depending on the quality of raw water the following are the stages of 

treatment : 

1.  Flocculation, Coagulation and Sedimentation.  

2.   Filtration. 

3.   Aeration 

4.  Disinfection. 

It’s purpose is to remove as much solid matter “such as suspended particulates” 
from water as possible thus aiding the stages of filtration & disinfection. 

 

 

 

 

PDF created with pdfFactory Pro trial version 

www.pdffactory.com


background image

§ 

Filtration  

  The best known method of filtration is the passing of water through a combination 
of small stones & sand, often described as SLOW SAND FILTRATION

 Filtration is aimed at not only removing remaining particulate matter but also 
pathogenic organisms. 

 Filtration may also be used to remove chemical contaminants in water (e.g. filtration 
of arsenic out of ground water). 

 

 

Aeration  

Aeration = removal of dissolved gases 

Aeration = bubbling air through the water 

Air bubbles absorb the other gases and remove them 

O

2

 in the air can oxidize some organics to CO

2

 gas 

 

 

 

CH

4

  +  2 O

2

  ---->  CO

2

  +  2 H

2

O  

Cheap and widely used purification step  

Disinfection  

The most common form of disinfection is chlorination. 

disinfection is the last stage in the treatment process & is aimed at killing pathogenic 
organisms in the water. 

It is a supplement process not a substitute to filtration. 

 In municipal treatment plants chlorine gas is often used whereas on a small scale 
other forms of chlorine are used such as granules or tablets

 

 

 

  

Chlorine kills pathogenic bacteria, but it has no effect on spores and certain viruses 
(e.G., Polio, viral hepatitis) except in high doses. 

 

 

PDF created with pdfFactory Pro trial version 

www.pdffactory.com


background image

Chlorine has several important secondary properties of value in water treatment  

1.  It oxidizes iron, manganese and hydrogen sulphide. 

2.  It destroys some taste and odour producing constituents. 

3.  It controls algae and slime organisms and aids coagulation.  

 

 

 Chlorine is consumed by organic matter & it is therefore important to remove as 
much organic as possible from raw water before disinfection. 

 The stages of flocculation, coagulation, sedimentation & filtration are all aimed at 
removing organic matter thus enabling administered chlorine to act on the 
pathogens that remain.  

 

 

 

  

Principles of chlorination : The mere addition of chlorine to water is not chlorination. 
There are certain rules which should be obeyed in order to ensure proper 
chlorination : 

the water to be chlorinated should be clear and free from turbidity. Turbidity 
impedes efficient chlorination.  

the "chlorine demand" of the water should be estimated. "The chlorine demand of 
water is the difference between the amount of chlorine added to the water, and the 
amount of residual chlorine remaining at the end of a specific period of contact 
(usually 60 minutes), at a given temperature and pH of the water". 

 In other words, it is the amount of chlorine that is needed to destroy bacteria, and 
to oxidize all the organic matter and ammoniacal substances present in the water.  

The point at which the chlorine demand of the water is met is called the "break-
point". If further chlorine is added beyond the break point, free chlorine (HOC! and 
OCl) begins to appear in the 
water  

Thirdly the contact period. The presence of free residual chlorine for a contact 
period of at least one hour is essential to kill bacteria and viruses. 

chlorine has no effect on spores, protozoa! cysts and helminthic ova, except in 
higher doses. 

The minimum recommended concentra on of free chlorine is 0.5 mg/L for one hour. 

PDF created with pdfFactory Pro trial version 

www.pdffactory.com


background image

This compares with the residual chlorine level found in swimming pools of 1.5 – 2 
mg/L. 

The free residual chlorine provides a margin of safety against subsequent microbial 
contamination such as may occur during storage and distribution.  

The sum of the chlorine demand of the specific water plus the free residual chlorine 
of 0.5 mg/L cons tutes the correct dose of chlorine to be applied.  

Testing of  
Water Supplies
 

Testing of Water Supplies    

 When a new source of water supply is provided, the water from that source should 
be tested for physical, biological & chemical parameters. 

 A sampling program for periodic testing should also be established for the purpose 
of continuous monitoring. 

 The frequency of testing will be largely determined by the size of the population 
served. 

  

 

Testing of Water Supplies    

    The physical parameters to be looked at in determining a water supply’s suitability 
are its color (turbidity), smell & taste.  

Total dissolved solids: Total dissolved solids (TDS) can have an· important effect on 
the taste of drinking water. 

Water with concentrations of TDS below 1000 mg/litre is usually acceptable to the 
consumers and if less than 600 mg/litre is generally considered to be good.  

Drinking water becomes increasingly unpalatable at TDS levels greater than 1,200 
mg/litre. 

Water with extremely low concentrations of TDS may be unacceptable because of its 
flat, insipid taste.  

 

 

 

 

 

 

PDF created with pdfFactory Pro trial version 

www.pdffactory.com


background image

Biological testing:     

The key indicator of biological contamination in a water supply is the presence of 
fecal coliforms (e.g: E. coli). 

The presence of coliforms in numbers greater than 10 coliforms/100ml as 
determined in the sphere standards indicates an unacceptable level of 
contamination. 

Faecal streptococci: in doubtful cases, the finding of faecal streptococci in water is 
regarded as important confirmatory evidence of recent faecal pollution of water. 

Cl. perfringens  

 

 

On the basis of this test the water is classified as follows  

Chemical Contaminations  

There is whole range of chemical contaminations one can test for & just some of 
them include nitrates, phosphates, fluoride, arsenic & iron.  

The problem associated with chemical constituents of drinking water arise primarily 
from their ability to cause adverse health effects after prolonged periods of 
exposure. 

Particularly are contaminants that have cumulative toxic properties, such as heavy 
metals and substances that are carcinogenic. 

Examples of these may involve lead, cadmium, mercury, cyanide and chromium 

Reverse Osmosis  

Reverse Osmosis 

Osmosis = natural movement of water from high concentration to low concentration 
through a membrane 

Reverse osmosis = purification of water using high pressure to force water from low 
to high concentration 

Membrane only allows water, not ions, to pass due to size 

Cellulose acetate is often the membrane compound 

Ions removed: Na

+

, K

+

, Pb

2+

, Hg

2+

, NO

3

-

, PO

3

2-

  

Problems: expensive, wasteful (discard more H

2

O than keep) 

PDF created with pdfFactory Pro trial version 

www.pdffactory.com


background image

Ozone = O

3

 gas used 

Can’t be stored, so it must be made on site (expensive) 

10 minutes contact with water will disinfect it 

No residual protection 

Effective against viruses (HOCl less) 

May form toxic oxidized organics (formaldehyde  H

2

CO) 

UV light alters DNA and killing microorganisms 

10 s irradia on is effec ve 

Same effect UV light has on skin—cancer 

Dissolved substances and colloids block light 

Fluoridation of Water  

Water fluoridation is the controlled addition of fluoride to a public water supply to 
reduce tooth decay.  

Fluoridated water operates on tooth surfaces: in the mouth, it creates low levels of 
fluoride in saliva, which reduces the rate at which tooth enamel demineralizes and 
increases the rate at which it remineralizes in the early stages of cavities. 

 In 2011 the World Health Organization suggested a level of fluoride from 0.5 to 
1.5 mg/L   

 

PDF created with pdfFactory Pro trial version 

www.pdffactory.com




رفعت المحاضرة من قبل: Ahmed monther Aljial
المشاهدات: لقد قام 0 عضواً و 149 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل