Способы обеззараживания воды. Обеззараживание воды

ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЕ ВОДЫ - это... Что такое ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЕ ВОДЫ?

ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЕ ВОДЫ

обеззара́живание воды́, освобождение воды от микроорганизмов, патогенных для животных и человека. Методы О. в.: хлорирование, кипячение, озонирование, обеззараживание ультрафиолетовыми лучами, ультразвуком, токами высокой частоты и др. Чаще применяют хлорирование воды, используя 13%-ный раствор хлорной извести или газообразный хлор с помощью аппаратов-хлораторов. Для проявления бактерицидного действия хлора необходимо избыточное количество хлора, так как часть его связывается с органическими и легкоокисляющимися неорганическими веществами. На бактериальную флору остаточный хлор действует губительно при условии его концентрации в воде 0,30,4 мг/л и экспозиции не менее 30 мин. Хлорирование проводят после коагуляции, отстаивания, фильтрации воды (см. Очистка воды). Двойное хлорирование применяют для обеззараживания сильно загрязнённой воды. Для быстрого обеззараживания загрязнённой или неисследованной воды дозу хлора увеличивают в 510 раз (суперхлорирование). Добавлением к воде аммиака или аммонийных солей (аммонизация) после хлорирования удлиняется срок сохранения остаточного хлора, добавлением их перед хлорированием снижается хлорпоглощаемость воды. Бактерицидное действие при хлорировании с аммонизацией зависит от весового соотношения хлора и аммиака. Наиболее длительно действует смесь, содержащая хлор и аммиак в эквимолекулярных соотношениях, отвечающих образованию монохлорамина (весовое отношение хлора и аммиака 4: 1 или 5: 1). Для О. в. ультрафиолетовыми лучами используют установки: ОВ-АКХ-1 с лампами ПРК-7; ОВ-1П-РКС с лампами РКС-2,5; ОВ-1П с лампами БУВ-60П; ОВ-3Н с лампами БУВ-60П; ОВУ-6П с лампами УОВ-5Н или БУВ-60П. О. в. бактерицидными лампами достигается быстрее при их погружении в воду. При озонировании, кроме бактерицидного эффекта, достигается устранение привкусов и запахов, уменьшение цветности воды. Количество остаточного озона в воде должно находиться в пределах 0,30,5 мг/л. Для О. в. в небольших количествах используют кипячение в течение 1015 мин, при котором погибают неспоровые формы микробов. О. в., обсеменённой некоторыми споровыми формами микроорганизмов, достигается лишь после многочасового кипячения.

Литература:Кульский Л. А., Основы физико-химических методов обработки воды, М., 1962;Онегов А. П., Дудырев Ю. И., Хабибулов М. А., Справочник по гигиене сельскохозяйственных животных, М., 1975.

Ветеринарный энциклопедический словарь. — М.: "Советская Энциклопедия". Главный редактор В.П. Шишков. 1981.

ОБЕЗВРЕЖИВАНИЕ МЯСА
ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЕ ВОЗДУХА

Смотреть что такое "ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЕ ВОДЫ" в других словарях:

Обеззараживание воды — (a. water disinfection; н. Wasserentseuchung; ф. desinfection des eaux, sterilisation des eaux; и. desinfeccion de aguas) санитарно техн. мероприятия по ликвидации в воде бактерий, вирусов, препятствующих её использованию для питья, хоз.… … Геологическая энциклопедия
обеззараживание воды — Процесс удаления из воды, используемой для хозяйственно бытовых целей, болезнетворных микроорганизмов … Словарь по географии
ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЕ ВОДЫ — санитарно технические меры по уничтожению в воде возбудителей инфекционных заболеваний химическим и физическим способами … Большой Энциклопедический словарь
обеззараживание воды — Уменьшение количества болезнетворных организмов в воде до пределов, установленных санитарно гигиеническими требованиями. [ГОСТ 25151 82] Тематики водоснабжение и канализация в целом … Справочник технического переводчика
обеззараживание воды — санитарно технические меры по уничтожению в воде возбудителей инфекционных заболеваний химическим и физическим способами. * * * ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЕ ВОДЫ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЕ ВОДЫ, санитарно технические меры по уничтожению в воде возбудителей инфекционных… … Энциклопедический словарь
Обеззараживание воды — 42. Обеззараживание воды Уменьшение количества болезнетворных организмов в воде до пределов, установленных санитарно гигиеническими требованиями Источник: ГОСТ 25151 82: Водоснабжение. Термины и определения оригинал документа … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
обеззараживание воды — уменьшение количества болезнетворных организмов в воде до пределов, установленных санитарно гигиеническими требованиями. (Смотри: ГОСТ 25151 82. Водоснабжение.) Источник: Дом: Строительная терминология , М.: Бук пресс, 2006 … Строительный словарь
Обеззараживание питьевой воды — санитарно технические мероприятия по уничтожению в воде бактерий и вирусов, вызывающих инфекционные заболевания. Различают химические, или реагентные, и физичические, или безреагентные, способы О. п. в. К химическим способам О. п. в.… … Большая советская энциклопедия
обеззараживание — 2.4.12 обеззараживание: Уменьшение до предельно допустимых норм загрязнения и заражения территории, объектов, воды, продовольствия, пищевого сырья и кормов радиоактивными и опасными химическими веществами путем дезактивации, дегазации и… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
обеззараживание — Умерщвление или удаление на (в) объектах патогенных микроорганизмов. [ГОСТ 25375 82] обеззараживание Уменьшение до предельно допустимых норм загрязнения и заражения территории, объектов, воды, продовольствия, пищевого сырья и кормов… … Справочник технического переводчика

veterinary.academic.ru

Способы обеззараживания воды

При выполнении очистки воды необходимо использовать методы обеззараживания, которые позволяют устранить опасность от оставшихся в ней болезнетворных бактерий после фильтрации и коагулирования. Основными из них являются: хлорирование, озонирование, применение солей тяжёлых металлов и физические методы воздействия (ультразвук и ультрафиолет). На крупных очистительных сооружениях используют хлорирование и очистку хлорсодержащими веществами. Однако, настолько ли эффективен данный метод и безопасен?

Использование хлора и содержащих его веществ

Суть этого метода обеззараживания воды заключается в создании условий для протекания химических реакций окислительно-восстановительного типа. Под действием хлора на органические соединения происходит нарушение обмена веществ клеток бактерий, что приводит к их гибели.

Эффективность реагента зависит от наличий свободного или связанного хлора в его составе, а также от его концентрации. Оптимальным вариантом считается совпадение количества реагента с концентрацией бактерий, что приведёт к полному окислению всех примесей различного происхождения. В случае перерасхода хлора возникают в воде хлопья и комочки, образованные путём адсорбции взвешенных веществ. В результате оказывается, что внутри них бактерии и микробы остались в защищённом нетронутом состоянии, что неприемлемо.

Во время процесса обеззараживания воды происходит разрушение, разложение или минерализация примесей. При наличии в составе стоков растворимых и нерастворимых элементов в ходе реакции могут возникать неприятные запахи из-за распада хлорсодержащих продуктов, а также органических веществ и организмов. Наиболее неприятными считаются фенолы и ароматические соединения, так как вкус воды изменяется при их наличии всего в одной десятимиллионной части. Ситуация может ухудшится еще больше при повышении температуры в виде образования устойчивого запаха.

Выполнять фильтрацию и осветление стоков также помогают и хлорсодержащие компоненты:

Хлорноватистая кислота является слабой и поэтому её действие должно быть обеспечено активностью окружающей среды и подходящим типом химической реакции.
Двуокись хлора представляет наибольший интерес при обеззараживании, так как после обработки не образуются фенолы, а соответственно и гарантировано отсутствие неприятного запаха.

Для избежания появления запаха и привкуса воды выполняют хлорирование с аммонизацией. В процессе гидролиза хлораминов за счёт медленной скорости протекания реакции и проявляется антибактериальное свойство.

Однако, несмотря на все преимущества хлорирования, у данного метода есть серьёзный недостаток, который заключается в отсутствии полной стерильности воды. В воде остаются в единичных количествах спорообразующие бактерии и некоторые виды опасных вирусов. Для их уничтожения требуется значительно повышать концентрацию хлора и время контакта.

Озонирование воды

Способ озонирования заключается в высокой диффузии озона сквозь оболочки микроорганизмов, растворённых в воде, с последующим их окислением и гибелью. Обладая высоким антибактериальным действием, озон способен разрушать болезнетворные бактерии в несколько раз быстрее хлора при прочих одинаковых условиях. Максимальная эффективность достигается при уничтожении вегетативных бактерий. Спорообразующие микроорганизмы проявляют высокую стойкость и уничтожаются гораздо хуже.

Важным моментом в данном методе является подбор концентраций озона в воде, так как от этого напрямую зависит какие бактерии будут уничтожены, а какие нет. Например, для уничтожения моллюсков дрейссены потребуется доза в 3 мг/л, что является полностью безопасным для дальнейшего существования водяных клещей и хиромонид. Поэтому необходимо проведение химического состава воды и определение типов микроорганизмов, которые в ней находятся, то есть степень загрязнённости воды. Обычно доза находится в пределах 0,5-4,0 мг/л.

Степень обеззараживания воды и осветления озоном существенно ухудшается при повышенной мутности. Однако степень очистки практически не зависит от температуры воды.

Среди преимуществ метода можно выделить такие:

Улучшение вкуса воды и полное отсутствие дополнительных химически активных веществ или их соединений.
Отсутствие необходимости проведения дополнительных действий при превышении концентрации озона, как, например, в случае хлорирования.
Возможность создания озона за счёт химической реакции прямо в водном растворе или при помощи озонаторов.

Судя из вышесказанного, метод является безопасным и эффективным, но его распространённому применению при очистке стала необходимость использования большого количества электричества, а также сложность технической реализации.

Использование ионов серебра

Обеззараживание воды с применением ионов серебра основано на возникающих химических процессах, которые до конца не изучены. Однако были выдвинуты следующие гипотезы:

Ионы нарушают обмен веществ бактерий с внешней средой, что приводит к их гибели.

Ионы за счёт адсорбции на поверхности микроорганизмов выполняют каталитическую роль и окисляют плазму в присутствии кислорода.
Ионы проникают внутрь вредоносной клетки и надёжно соединяются с протоплазмой, нарушая её функциональность и, таким образом, разрушая её.

Скорость химической реакции увеличивается при повышении концентрации реагирующих веществ и увеличении температуры среды. При нагревании на 100 скорость реакции возрастает в несколько раз по истечении некоторого промежутка времени. Поэтому полное обеззараживание при оптимальной скорости и в минимальные сроки достигается при нагреве до определённого температурного уровня, который зависит от степени загрязнений.

Также для очистки воды применяют металлическое серебро, поскольку в ней имеются ионы серебра с незначительной концентрацией, которые и выполняют роль очистки. Их накопление стимулируется наличием увеличенной площади контакта с металлическим серебром. Поэтому при использовании такого метода добиваются увеличения поверхности контакта за счёт осаждения на материал с развитой площадью, через который и пропускают воду.

Технически такой способ реализуется путём создания электролитических процессов, когда в роли материала анода выступает серебро. При помощи регулирования электрических параметров удаётся добиться нужной концентрации ионов и с высокой точностью регулировать протекание процесса обеззараживания воды. Чтобы точно дозировать ионы серебра применяют ионаторы. Концентрацию регулируют при помощи оценки содержания солей, которые являются причиной изменения потенциала между электродами. Поэтому «серебряную воду» приготавливают отдельно.

При сравнении метода ионизирования серебром с хлорированием, учёные выделяют первый, поскольку он способен убивать бактерии и микроорганизмы более эффективно. Однако и ему достаточно сложно справляться некоторыми типами бактерий, например, коли (кишечная палочка). Она является самой устойчивой и поэтому по её наличию в растворе можно качественно судить о степени очистки воды. Также как и при озонировании на скорость очистки влияет мутность раствора и количество взвешенных частиц.

Обеззараживание воды ультразвуковыми волнами

Обеззараживание ультразвуковым способом основано на создании упругих волн, частота которых превышает 20 кГц и обладает определённой интенсивностью. Они меняют свойства жидкости и разрушают органические вещества путём повышения окружающего их давления в 105 атмосфер (эффект кавитации). То есть гибель бактерий наступает не из-за протекающей химической реакции, а вследствие механического разрушения, вызывающего распад белковой составляющей протоплазмы. Наиболее уязвимы одноклеточные микроорганизмы, моногенетические сосальщики а также и более крупные организмы, загрязняющие воду.

Существует несколько способов создания излучения:

Пъезоэлектрический эффект. При создании электрического поля кристаллы кварца способны деформироваться и излучать при этом ультразвуковые волны. Применяют кварцевые пластины одинаковой толщины и определённой формы, отшлифованные и плотно приложенные с двух сторон толстой стальной плиты. Во время подачи тока на массивную плиту в электрическом поле она излучает ультразвук.

Магнитострикционный эффект. Основан на намагничивании ферромагнитных предметов под действием магнитного поля, меняющего их геометрические размеры и объём с последующим сдвигом осевой линии. Эффекта зависит от угла приложения поля относительно оси кристалла, если речь идёт о монокристалле. По измерениям уровня ультразвука данный способ является эффективнее первого.

В ходе лабораторных исследований было установлено, что ультразвук способен уничтожать за время до двух минут более 95% кишечных палочек. Однако при этом стоит понимать, что одновременно с вредоносными бактериями происходит уничтожение и полезных. В частности было установлено нарушение флоры и фауны морского планктона. То есть можно сделать вывод о том, что метод весьма эффективен, но вода при его воздействии теряет свои полезные свойства, что является его основным недостатком.

Термическая обработка

Метод основан на кипячении воды путём повышения температуры выше 1000С. Достаточно эффективный метод обеззараживания воды, но медленный, по сравнению с другими способами, и требующий значительных затрат энергии на нагрев. Поэтому его применяют только в тех случаях, когда объёмы воды минимальны. Он простой и не требующий особых навыков и знаний, поэтому получил распространение для получения небольших количеств питьевой воды в столовых, больницах и т. д. Из-за громоздкости и экономической нецелесообразности в промышленных или малых масштабах его не применяют.

Из недостатков можно выделить тот факт, что термообработка воды не способна удалить болезнетворные споры. Поэтому этот метод нельзя использовать при обеззараживании водных растворов с неизвестным химическим составом.

Ультрафиолетовые лампы

Обеззараживание ультрафиолетом достигается за счёт применения лучей с длиной волны в интервале 2000-2950 А, которые изменяют формы бактерий, полностью уничтожая их. Эффект зависит от сообщённой излучением энергии, содержания взвеси в растворе, количестве микроорганизмов, мутности и поглощающей способности водной среды. Поэтому принято различать такие степени влияния воздействия облучения:

Безопасная доза облучения, которая не вызывает гибель бактерий.
Минимальная доза, которая вызывает гибель части бактерий конкретного вида. Однако бактерии, которые находились в состоянии покоя, начинают активно расти и размножаться в специально стимулируемой среде. При длительном воздействии происходит их вымирание.
Полная доза, которая приводит к обеззараживанию воды.

Кишечные палочки являются наиболее устойчивыми к УФ излучению. Поэтому по их количеству можно качественно определять степень дезинфекции воды в условиях отсутствия спорообразующих бактерий. При их наличии критерием чистоты воды служит возникновение сопротивляемости излучению бактерий, образующих споры.

Источниками УФ излучения являются ртутные, аргонно-ртутные или ртутно-кварцевые лампы. Эффективность и целесообразность их применения напрямую зависит от коэффициента поглощения. Лампы с низким давлением обладают максимальным бактериальным действием, но имеют мощность до 30 Вт, а с большим — меньшим эффектом, но повышенной мощностью.

Преимуществами метода являются:

Отсутствие необходимости использования физических или химических свойств воды или применения реагентов.
Отсутствие осадков и примесей.
Неизменность цвета и вкуса воды, а также отсутствие посторонних запахов.
Простота реализации.

То есть УФ метод является наиболее безопасным и эффективным при выполнении процесса обеззараживания воды и полностью лишён недостатков всех вышеописанных способов. Однако перед его использованием необходимо выполнить предварительную очистку, чтобы снизить содержание примесей.

При необходимости очистки воды с выполнением обеззараживания стоит обращаться к профессионалам, которые смогут оценить состав и грамотно подобрать наиболее эффективные методы. Компания ЭГА сможет выполнить поставленные задачи в кратчайшие сроки благодаря слаженным действиям команды опытных специалистов. В результате воду можно будет безопасно использовать в качестве питьевой.

Видео

ega21.ru

Химические методы обеззараживания воды

Обеззараживание — уничтожение микроорганизмов, является последним завершающим этапом улучшения свойств воды. Оно может проводиться различными методами: химическим, физическим и механическим.

Химические методы обеззараживания основаны на добавлении к воде различных химических веществ — реагентов, вызывающих гибель находящихся в воде микроорганизмов. В качестве реагентов могут быть применены газообразный хлор, различные соединения хлора (хлорная известь, гипохлориты, хлорамины, двуокись хлора и др.), озон, некоторые соли тяжелых металлов, перекись водорода и т. д.

В санитарной практике наиболее старым, испытанным и надежным способом обеззараживания воды является хлорирование.

Принцип его заключается в том, что при добавлении хлора к воде происходит гидролиз его, в результате чего образуется соляная и хлорноватистая кислота: Cl2+h3O = НCl + НОCl, которая в воде диссоциирует на ионы Н и ОCl.

Хлорноватистая кислота сравнительно легко проникает через оболочку бактериальной клетки и, воздействуя на клеточные ферменты, нарушает обмен веществ и способность к размножению микробов.

Новейшие исследования показали, что бактерицидный эффект зависит именно от угнетения ферментов, являющихся катализаторами окислительно-восстановительных процессов, обеспечивающими бактериальную клетку энергией.

Обеззараживающее действие хлора зависит от многих факторов, среди которых наибольшее значение имеют биологические особенности микроорганизмов, состояние водной среды, условия, в которых осуществляется хлорирование, и т. д. На крупных водопроводных станциях для обеззараживания воды применяется газообразный хлор. Он доставляется в жидком виде (в баллонах или цистернах), а перед применением переводится в газообразное состояние в специальных установках — хлораторах (рис. 9), с помощью которых обеспечивается автоматически непрерывная подача и дозировка хлора. Процесс обеззараживания воды газообразным хлором может происходить или в резервуарах чистой воды, или непосредственно в водопроводной сети; но в последнем случае необходимо, чтобы длина труб до места водоразбора была не менее 1800 м, что даст возможность соблюдать контакт воды с хлором в течение требуемого срока — не менее 30 минут. Наиболее часто хлорирование воды производится 1 % раствором хлорной извести. Хлорная известь представляет собой продукт взаимодействия хлора и гашеной извести по реакции: 2Са (ОН), +2 Cl2 = Са(ОCl)2 + СаCl2 + 2Н2О.

Техническая хлорная известь содержит обычно около 35% активного хлора. При хранении ее в сыром помещении, на свету и при высокой температуре она разлагается и значительно снижает свою активность. Для обеззараживания воды допускается использование хлорной извести, содержащей не менее 25% активного хлора. Поэтому прежде чем использовать хлорную известь для хлорирования воды, необходимо определить в ней процентное содержание активного хлора.

Рис. 9. Хлоратор Ремесницкого.

Практически хлорирование воды производится нормальными и повышенными дозами хлора. а) Хлорирование нормальными дозами. Оно применяется в обычных условиях на всех водопроводных станциях. При этом большое значение имеет правильный выбор дозы хлора. При добавлении хлора к воде происходит поглощение его органическими и неорганическими соединениями. Это явление называется хлорпоглощаемостью воды. Чем больше в воде этих веществ, тем выше хлорпоглощаемость и тем больше хлора потребуется для обеззараживания. Для достижения полного бактерицидного эффекта необходимо ввести в воду такое количество активного хлора, которого хватило бы не только на окисление органических веществ, но и на уничтожение микроорганизмов. Кроме того, некоторое количество его должно оставаться в воде, чтобы служить показателем надежности хлорирования; его называют активным остаточным хлором, который нормируется в количестве 0,3—0,5 мг на 1 л воды.

Необходимым условием хлорирования является хорошее перемешивание воды с хлором, а также контакт между обеззараживаемой водой и хлором в течение 30 минут в теплое и в течение 60 минут в холодное время года.

На рис. 10 показана схема установки для обеззараживания воды хлорной известью.

Рис. 10. Схема установки для обеззараживания воды хлорной известью. I — бак для растворения сухой хлорной извести; II — бак для приготовления рабочего раствора и его отстаивания; III — бак для отстоявшегося раствора; IV — дозирующий бачок.

На водопроводных станциях иногда применяют хлорирование с преаммонизацией. Для этого в обеззараживаемую воду вначале вводят аммиак или его соли, а затем через 1—2 минуты хлор. При этом образуются хлорамины, обладающие высоким бактерицидным действием. Этот метод применяется в тех случаях, когда обеззараживаемая вода содержит фенол или другие вещества, которые придают ей неприятный запах. При обычном хлорировании фенол соединяется с хлором и придает воде неприятные хлорфенольный запах и привкус. При хлорировании с преаммонизацией образуются хлорамины, которые не соединяются с фенолами, а следовательно не возникает хлорфенольный запах, ухудшающий органолептических свойств воды.

Кроме обеззараживания воды нормальными дозами хлора, применяют хлорирование повышенными дозами (гиперхлорирование). Чаще всего оно применяется в полевых условиях. Гиперхлорирование производится дозами хлора, в 5—10 раз превышающими хлорпоглощаемость воды, т. е. 10—20 мг активного хлора на 1 л воды. Время контакта между обеззараживаемой водой и хлором может быть сокращено до 15—10 минут. Гиперхлорирование имеет ряд преимуществ, основными из которых являются: значительное сокращение времени хлорирования; упрощение техники хлорирования, так как нет необходимости определять остаточный хлор и дозу; можно обеззараживать воду без предварительного освобождения от мути и осветления. Недостатком гиперхлорирования является сильный запах хлора, но его можно устранить добавлением к воде гипосульфита, активированного угля и других веществ.

К химическим методам дезинфекции воды относится озонирование, т. е. обеззараживание с помощью озона.

Озон является нестойким соединением. В воде он разлагается с образованием молекулярного и атомарного кислорода, с чем связана его сильная окислительная способность. В процессе его разложения образуются свободные радикалы ОН и НO2, обладающие высокими окислительными свойствами. Озон обладает высоким окислительно-восстановительным потенциалом, поэтому его реакция с органическими веществами, находящимися в воде, происходит более полно, чем у хлора. Механизм обеззараживающего действия озона аналогичен действию хлора и, действуя как сильный окислитель, он поражает жизненно важные ферменты, и вызывает гибель микроорганизмов. Имеются предположения, что он действует как протоплазматический яд.

Преимущество озонирования перед хлорированием заключается в том, что при этом способе обеззараживания улучшается вкус и цвет воды, а поэтому озон может быть использован одновременно для улучшения органолептических свойств воды. Озонирование не оказывает отрицательного влияния на минеральный состав и рН воды. Избыток озона быстро превращается в кислород, поэтому остаточный озон не опасен для организма и не влияет на органолептические свойства воды. Контроль за озонированием менее сложен, чем за хлорированием, так как на озонирование не влияют такие факторы, как температура, рН воды и т. д. Для обеззараживания воды необходимая доза озона в среднем равна 0,5—6 мг/л при экспозиции 3—5 минут. Озонирование производится при помощи специальных аппаратов-озонаторов. Наиболее широко оно используется для обеззараживания воды во Франции и США. В СССР имеются действующие очистные установки с озонаторами в Донбассе и некоторых других городах.

К химическим способам обеззараживания воды относятся методы, основанные на использовании олигодинамического действия солей тяжелых металлов (особенно серебра, меди, золота).

Олигодинамическим действием тяжелых металлов называется их способность оказывать бактерицидный эффект в течение длительного срока при крайне малых концентрациях. Механизм действия заключается в том, что ионы тяжелых металлов, имеющие положительный заряд, вступают в воде во взаимодействие с микроорганизмами, заряженными отрицательно. Происходит электроадсорбция, в результате которой они проникают в глубь микробной клетки, образуя в ней альбумины тяжелых металлов, соединения с нуклеиновыми кислотами, в результате чего микробная клетка погибает. Этот метод не получил широкого распространения. Он применяется для обеззараживания небольших объемов воды.

Перекись водорода давно известна как окислитель. Ее бактерицидное действие связано с выделением кислорода при ее разложении. Практически метод применения перекиси водорода для обеззараживания воды в настоящее время еще полностью не разработан.

www.medical-enc.ru

Обеззараживание воды 2

Введение

Сегодня в России сложилась достаточно сложная ситуация с обеспечением населения и предприятий питьевой водой надлежащего качества. Источники водоснабжения в последнее время подвергаются интенсивному загрязнению. Сооружения водоподготовки и водоотведения, на которых используются традиционные методы и процессы, не всегда в состоянии обеспечить требуемую степень очистки воды. В полной мере это относится и к обеззараживанию воды – главному барьеру на пути передачи водных инфекций. По данным статистики, более 11% проб качества питьевой воды в стране не удовлетворяют требованиям действующего ГОСТ по бактериологическим показателям. Отмечается постоянный рост числа бактериальных и вирусных заболеваний, распространяемых водным путем [1].

Обзор современных способов обеззараживания воды

Под обеззараживанием питьевой воды понимают мероприятия по уничтожению в воде бактерий и вирусов, вызывающих инфекционные заболевания. По способу воздействия на микроорганизмы методы обеззараживания воды подразделяются на

· химические, или реагентные;

· физические, или безреагентные;

· комбинированные.

В первом случае должный эффект достигается внесением в воду биологически активных химических соединений; безреагентные методы обеззараживания подразумевают обработку воды физическими воздействиями, а в комбинированных используются одновременно химическое и физическое воздействия.

Из числа известных методов обеззараживания воды многие находятся пока на стадии чисто научных разработок. К ним относятся, например, пропускание постоянного, переменного или импульсного тока, анодное разложение, кавитация, радиационное облучение рентгеном, гамма-квантами или ускоренными электронами. Также существуют такие способы, как обработка перекисью водорода, перманганатом калия, ионами тяжелых металлов, иодирование и бромирование [2].

Применение тяжелых металлов (медь, серебро и др.) для обеззараживания питьевой воды основано на использовании их способности оказывать бактерицидное действие в малых концентрациях. Эти металлы могут вводиться в виде растворов солей либо методом электрохимического растворения. В обоих этих случаях возможен косвенный контроль их содержания в воде. Следует заметить, что ПДК ионов серебра и меди в питьевой воде достаточно жесткие.

К химическим способам обеззараживания питьевой воды относится широко применявшееся в начале 20 в. обеззараживание соединениями брома и йода, обладающими сильно выраженными бактерицидными свойствами, но требующими довольно сложной технологии. В современной практике для обеззараживания питьевой воды йодированием предлагается использовать специальные иониты, насыщенные йодом. При пропускании через них воды йод постепенно вымывается из ионита, обеспечивая необходимую дозу в воде. Такое решение приемлемо для малогабаритных индивидуальных установок. Существенным недостатком является изменение концентрации йода во время работы и отсутствие постоянного контроля его концентрации.

К физическим способам относится обеззараживание питьевой воды ультразвуком. Оно основано на способности ультразвука вызывать т. н. кавитацию – образование пустот, создающих большую разность давления, что ведет к разрыву клеточной оболочки и гибели бактериальной клетки. Кипячение также является распространенным и надежным способом индивидуального обеззараживания воды. Помимо уничтожения бактерий, вирусов, бактериофагов, антибиотиков и других биологических объектов, часто содержащихся в открытых водоисточниках, удаляются растворенные в воде газы и уменьшается жесткость воды. Вкусовые качества воды при кипячении меняются мало.

Сравнительно недавно появились установки обеззараживания, основанные на бактерицидном действии перекиси водорода. Поскольку при высокой активности по отношению к большинству микроорганизмов Н2 О2 имеет невысокую стоимость, продукты ее разложения абсолютно безопасны, а необходимые реагенты просты и доступны, этот метод имеет большие перспективы.

Наиболее известный и распространенный способ обеззараживания — это комплексное физико-химическое воздействие на воду с целью изменения ее состава для достижения некоего стандарта. Реальными практическими технологиями, прошедшими проверку на действующих крупномасштабных сооружениях очистки воды, являются хлорирование, озонирование и ультрафиолетовое (УФ) облучение с дальнейшей обработкой на угольных фильтрах или полимерных мембранах. Все они позволяют избавиться от мельчайших взвешенных органических частиц, коллоидов и микроорганизмов. Необходимо отметить, что почти все перечисленные процессы требуют точного дозирования реагентов. Особенно это касается процедур введения обеззараживающих реактивов — поскольку они чрезвычайно химически активны и могут представлять определенную опасность при передозировке. Поэтому следует особое внимание уделить подбору дозировочного оборудования, отдавая предпочтение современной цифровой технике.

Рассмотрим подробнее эти выше перечисленные методы обеззараживания.

Озонирование воды

В последние 20 лет области применения озона значительно расширились и во всем мире ведутся новые разработки. С гигиеничной точки зрения метод озонирования воды имеет существенные преимущества благодаря высокому окислительно-восстановительному потенциалу бактерицидного действия.

По данным ряда исследований озонирование может быть полезным и на ранних стадиях очистки, еще на этапе введения флоккулирующих агентов. Так, введение озона на начальной стадии обработки позволяет за счет обесцвечивания на 30–60% от исходной цветности и флоккулирующего эффекта уменьшить на последующих стадиях обработки дозу коагулянта (обычно, сульфата алюминия) на 15–25%. Совместная обработка озоном и УФ в несколько раз увеличивают скорость реакции окисления нефтепродуктов, фенолов, гуминовых кислот и т.д. Тем не менее, опыт свидетельствует, что полностью отказываться от хлорирования и переходить только на обработку озоном не следует, т.к. предварительные испытания таких установок показали, что в теплое время года, когда температура обрабатываемой природной воды достигает 22°С, озонирование не позволяет достигнуть заданных микробиологических показателей.

Озонирование воды основано на свойстве озона разлагаться в воде с образованием атомарного кислорода, разрушающего ферментные системы микробных клеток и окисляющего некоторые соединения, которые придают воде неприятный запах (например, гуминовые основания). Доза озона, необходимая для обеззараживания воды, варьируется в зависимости от содержания в воде органических веществ, от температуры воды и от величины активной реакции воды (рН). Прозрачная и чистая ключевая вода и воды горных рек, малозагрязнённые посторонними примесями, требуют примерно 0,5 мг/л озона. Вода, поступающая из открытых водохранилищ, может вызывать расход озона до 2 мг/л. Средняя доза озона составляет 1 мг/л. Экспериментальные исследования показали, что с повышением температуры воды необходимо также увеличивать дозу озона. Продолжительность контакта озоно-воздушной смеси с обрабатываемой водой колеблется от 5 до 15 минут сообразно с типами установок и их производительностью (при повышении температуры время контакта увеличивается). Хлор и озон на бактерии влияют не одинаково. При увеличении интенсивности хлорирования происходит прогрессивное отмирание бактерий. Между тем, при озонировании обнаруживается внезапное бактерицидное действие озона, соответствующее определённой критической дозе, равной 0,4-0,5 мг/л (рис.1). Для меньших доз озона его бактерицидность незначительна, но и как только достигается критическая доза, отмирание бактерий становится сразу резким и полным. Последние исследования механизма озонирования показали, что действие его происходит быстро при условии поддержания нужной концентрации в течение определённого времени. Это действие обусловлено озонированием массы бактериальных протеинов в процессе каталитического окисления.

Рис. 1

На обеззараживающее действие озона влияет цветность воды, так озонирование неосветлённой воды неэкономично и неэффективно, так как большие количества озона расходуются на окисление веществ, которые могут быть задержаны обычными очистными сооружениями. Обработка воды озоном целесообразна только после её осветления, а так же фильтрования (доза озона уменьшается в 2-2,5 раза, чем для нефильтрованной воды) [3]. Исследования показали, что кишечная палочка, оказавшаяся наиболее устойчивой к действию окислителей из всей группы кишечных бактерий, быстро погибает при озонировании. Также эффективно использование озонирования в борьбе с возбудителями брюшного тифа и бактериальной дизентерии.

Озон обладает высокой эффективностью в уничтожении спор, цист и многих других патогенных микробов, а также отличается высоким спорицидным эффектом. Озон пропускали в течение определённого времени через воду дистиллированную, водопроводную, колодезную, речную и прудовую, заражённую спорами антропоида. Полное обеззараживание загрязнённых естественных вод, содержащих до 10000 спор антропоида в 1 мл, достигалось после пропуска озона через воду в течение 1 часа. Также была установлена прямая зависимость величины озонопоглощаемости воды от степени её загрязнения, чем чище вода, тем меньше озонопоглощаемость. Озон оказывает резко выраженное, быстрое и радикальное воздействие на многие вирусы. Механизм этого явления объясняется полным окислением вирусной материи [4].

Обесцвечивающее действие озона объясняется окислением соединений, вызывающих цветность воды; они превращаются в более простые молекулы, не имеющие окраски. Потребная доза озона зависит от необходимой степени обесцвечивания, причём увеличение расхода его происходит непропорционально.

С физической точки зрения вода после озонирования претерпевает значительные качественные изменения. В достаточно большом слое вода приобретает красивую голубоватую окраску, свойственную родниковой воде. При озонировании вода хорошо аэрируется, что делает её более усваиваемой и приятной для питьевого потребления. С органолептической точки зрения в озонированной воде не только не возникает каких-либо привкусов и запахов но, наоборот, устраняются всякие следы привкуса и запаха, ранее существовавшие в обрабатываемой воде.

mirznanii.com