Устранение вредных примесей из питьевой воды выполняется с применением разных способов. В этой статье рассмотрены эффективные технологии обеззараживания с учетом возможности применения в быту. Эта информация поможет принять правильное решение при выборе подходящего оборудования в процессе эксплуатации.
Под соответствующими мероприятиями понимают действия по уничтожению микроорганизмов, которые провоцируют возникновение аллергических реакций, опасные заболевания. Обеззараживание питьевой воды выполняется с применением следующих способов:
- химических;
- физических;
- комбинированных.
В первом варианте применяют губительные для биологических объектов химические соединения. Во второй группе представлены методики повышения температуры, другие физические воздействия. В последней категории – комбинации нескольких разных технологий. Далее рассмотрены наиболее распространенные методики. Для определения критериев сравнения можно изучить подробнее кипячение.
Эта технология без затруднений воспроизводится в домашних условиях. Достаточно взять подходящую посуду, применить нагрев с помощью типовой кухонной техники. При температуре от +60°С начнется процесс уничтожения органики. После непродолжительного кипячения будет получен необходимый результат.
Позитивные параметры перечислены в следующем списке:
- простота;
- высокая эффективность;
- отсутствие загрязнений после обработки.
Для объективности надо привести недостатки:
- длительность процедуры;
- большие затраты энергетических ресурсов;
- необходимость охлаждения жидкости и тщательного контроля рабочих операций.
Эти причины ограничивают сферу применения технологии обработкой относительно небольших объемов жидкости.
Но в некоторых ситуациях необходима современная очистка и обеззараживание питьевой воды в постоянном режиме. Для этого надо найти подходящую инструкцию по обеззараживанию.
Уточняют необходимость ее применения с помощью лабораторного анализа. В простейшем варианте работники профильного учреждения проверяют количество бактерий E.coli в 1 мл жидкости.
Соответствие действующим санитарным нормам отмечается по каждой позиции в результатах исследований.
Не стоит забывать, что кроме реагентных методов есть и НЕ химические средства для обеззараживания воды, такие, как: электромагнитные и УФ установки, которые уже десятилетия применяются, как в быту, так и предприятиями (на фото уф установка «Xzone» и электромагнитный фильтр «АкваЩит»):
Обеззараживание питьевой воды хлором
Эта технология отличается хорошими потребительскими показателями в комплексе, поэтому широко применяется на практике. Кроме дешевизны опытные эксперты обращают внимание на продолжительное последействие средства.
Его концентрацию рассчитывают таким образом, чтобы по завершении обработки в 1 литре жидкости оставалось около 0,4 мг хлора.
Это предотвращает повторное заражение микроорганизмами (при хранении, в процессе перемещения по трубопроводу).
Чтобы исключить отмеченные недостатки можно использовать диоксид. Но такое химическое соединение на основе хлора стоит дороже. Его в нужном количестве создают непосредственно на месте применения. Соответствующее сложное технологическое оборудование используют для решения масштабных производственных задач.
Гипохлорит натрия, другие менее вредные и недорогие химические соединения занимают много места. Они достаточно быстро разлагаются, поэтому не так эффективны, как жидкий или газообразный хлор.
Для безопасности в быту применение препаратов этой группы ограничивают дезинфекцией санузлов, обеззараживанием воды в бассейнах. В любом случае необходимо помнить о том, что соединения хлора активизируют разрушительные процессы коррозии. Если предполагается долговременный контакт с металлом необходимо применять изделия из нержавеющей стали.
В чем преимущества и недостатки установок обеззараживания питьевой воды озоном
Озон — действующий реагент интенсивно разлагается при добавлении в воду. Свободные атомы кислорода оказывают губительное влияние на микроорганизмы.
Они же соединяются с растворенным железом, различными солями. Данный процесс сопровождается образованием твердых осадков, которые без лишних трудностей удаляют механической фильтрацией.
Одновременно из жидкости удаляется сероводород, другие газовые фракции.
В этом случае речь идет о комплексной обработке, которая отличается высоким качеством очистки и обеззараживания питьевой воды. Однако наряду с «плюсами» следует не забывать о недостатках озона, как метода:
- Озон, это токсичный, взрывоопасный газ! Его предельная концентрация в комнате не должна превышать уровень 0,1 г на 1 м куб.
- Обеззараживание питьевой воды озоном выполняется не менее чем за 8-10 мин при содержании 6 мг на 1 литр.
- Далее концентрацию надо уменьшить в 10 раз, чтобы убрать специфический привкус.
- Озон – мощный активатор окислительных процессов. В его присутствии увеличивается риск коррозийных повреждений.
Отечественные и зарубежные производители предлагают готовые решения (генераторы озона) для оснащения квартир и частных коттеджей. Но будущим владельцам надо знать и в точности выполнять правила применения данной технологии. Отсутствие тщательного контроля может стать причиной разных проблем.
Иные реагентные методы, способы удаления новообразованных загрязнений
Вместо хлора в середине прошлого века применяли таблетки йода, брома. Они обеспечивали высокую эффективность, но стоили дороже!!! Ограничением является относительно сложная методика.
Сегодня таблетки йода применяют в специальных наполнителях (ионных смолах).
Поток жидкости при правильном дозировании вымывает из них необходимое количество активных таблеток для обеззараживания питьевой воды.
Если реагентным методом предусмотрено значительное изменение химического состава после обработки, ее дополняют специальной фильтрацией. В простейшем варианте применяют абсорбцию с наполнителями из активированного угля, других пористых материалов. В проточных установках обеззараживания размещают последовательно несколько ступеней для качественной очистки.
Для удаления мельчайших примесей с надежными гарантиями применяют реагентные технологии — озон или хлор. Известный пример – бытовая установка обратного осмоса. Она оснащена преградой, которая не пропускает частицы, крупнее молекул воды. Задерживаются не только сложные химические соединения, но и вирусы, микробы, бактерии.
Физические методы — гипохлорит натрия
Возникает естественный вопрос: «Почему бы не применить именно гипохлорит натрия для обеззараживания питьевой воды?». На самом деле так и поступают.
Это – одна из действенных методов, который базируется на физическом отделении относительно крупных примесей из потока жидкости. Непрерывный полезный процесс позволяет немедленно получить нужный результат.
Качество удаления загрязнений сопоставимо с дистилляцией. Но в данном варианте нет значительных энергетических затрат.
Ограниченное распространение метода обеззараживания питьевой воды гипохлоритом объясняется несколькими факторами:
- Производительность не слишком дорогих наборов бытовой категории составляет 200-240 литров за сутки.
- В предварительных фильтрах накапливаются органические примеси, химические соединения. Эти картриджи надо регулярно менять.
- Для сохранения номинальной работоспособности необходимо поддерживать давление от 2 атм. и выше (определено инструкциями производителя). В некоторых ситуациях приходится применять насосную станцию.
- На каждый литр чистой воды приходится направлять 2-3 л гипохлорита натрия вместе с загрязнениями в дренаж.
Уф технология очистки и обеззараживания питьевой воды
Мембранные технологии не предотвращают вторичное заражение. По этой причине некоторые производители добавляют в комплект обратного осмоса специальный блок уф обеззараживания питьевой воды.
В типовой конструкции применяют герметичную емкость, которая трубками подсоединяется к трассе очистки. Внутри в колбе из кварцевого стекла устанавливают мощный излучатель УФ-диапазона. Оптимальный уровень энергетического воздействия обеспечивается от 20 до 35 мДж на см куб.
В таких условиях уничтожаются не только бактерии, но и более стойкие вирусы.
По эффективности этот способ очистки сопоставим с насыщением озоном с продолжительностью 12-14 мин. Для обеспечения производительности 0,5-0,8 м куб/час достаточно использовать современную УФ лампу с мощностью потребления 15-20 Вт, долговечностью 10-12 тыс. часов. Такие показатели вполне приемлемы для постоянного применения в домашних условиях.
Главным недостатком уф обеззараживания и очистки является отсутствие последующего воздействия. После такой уф установки монтируют дополнительный угольный фильтр от железа и для задержания фрагментов уничтоженных микроорганизмов. Следует отметить значительно снижение эффективности при загрязнении оболочки излучателя, в мутной жидкости.
Другие современные способы и методы
Воздействие ультразвуком достаточной мощности разрушает оболочки клеток, уничтожает бактериофаги, вирусы, иные микроорганизмы. Соответствующее оборудование можно использовать для обеззараживания питьевой воды. Как и в предыдущем случае здесь нужна дополнительная фильтрация, задерживающая мелкие механические загрязнения.
В этих установках не надо поддерживать чистоту прозрачной колбы. Но надо помнить, что сильные ультразвуковые колебания способны разрушить слой краски на поверхности трубы, сварное соединение. При определенной интерференции частот образуются звуки в слышимом диапазоне, вызывающие дискомфорт.
Безопасным для оборудования и совершенно бесшумным является метод электромагнитной обработки. Его часто применяют, как эффективное средство от образования накипи.
Генераторы в мощных моделях создают поля, которые изменяют электрический потенциал на оболочках микроорганизмов вплоть до их разрыва.
Если приобрести современную технику, соответствующие полезные функции она будет выполнять при минимальном потреблении электроэнергии (до 20 Вт/час ).
Менее распространены метода и способы, создающие сильные электрические разряды в жидкости. Такие бытовые фильтры для очистки питьевой воды образует ударную волну с одновременной генерацией молекул озона. При соответствующей настойке его можно применять для очистки и обеззараживания питьевой воды.
В любом случае для точного анализа надо учитывать перечисленные выше важные факторы в комплексе. Если ухудшается исходный химический состав необходимо использовать дополнительные фильтры для задержания вредных примесей.
Методы обеззараживания воды, нужно ли совершенство?
14.03.2017 3090
Для начала определимся с термином. В рамках статьи мы рассмотрим обеззараживание как способ снизить в питьевой воде количество микроорганизмов до уровня, безопасного для человека. Наша задача показать спектр возможностей этих процессов, чтобы при выборе того или иного метода вы понимали, с чем имеете дело.
Химически чистая, дистиллированная вода имеет широкое применение, но в технических целях. Она не содержит примесей, а в случае полного обеззараживания будет представлять собой Н2О практически в чистом виде. Здравый смысл подсказывает, что такая вода полностью безопасна для человека, но попробуйте выпить стакан этой воды, и всё станет понятно – для питья она годится только в крайнем случае.
Поэтому в балансе содержания микроорганизмов в воде санитарные нормы и ГОСТы предусматривают не полное отсутствие микрофлоры, а только допустимые концентрации. А задача обеззараживания это ликвидация болезнетворных и патогенных микроорганизмов, то есть вредных для человека.
Отсюда и разные уровни результатов обеззараживания, которые довольно часто путают с эффективностью.
Эффективный метод обеззараживания это такой, который обеспечит безопасное количество микрофлоры во всём объёме воды, подлежащей очистке.
Так что, говоря об эффективности, мы будем иметь в виду и объём очищаемой воды, а также скорость этой очистки. Эти параметры важны для водоразбора и частного дома, не говоря уже о жилых кварталах.
В конце 2016-го года учёные города Дубна (Московская область) продемонстрировали наномембрану, разработанную для фильтрации воды. Это уже не экспериментальная плёнка, это рабочие образцы, в том числе действующих фильтров с отверстиями 0,3-0,4 микрона.
Результат очистки это удаление всех примесей и практически всей микрофлоры без предварительной подготовки воды. То есть получение питьевой воды из буквально самой грязной лужи. Разработку финансирует МО РФ, она же будет применяться в МЧС, и когда-нибудь именно такие фильтры будут решать проблему чистоты воды.
Но это пусть и близкое, но будущее, а пока используются все остальные методы:
- Фильтрация. Пока самый дорогой и малоэффективный (в плане объёма воды) способ. На первом месте он потому, что большинство остальных способов также требуют предварительной фильтрации;
- Физические. К этой группе относится кипячение, облучение УФ лучами, обработка ультразвуком, высокочастотными токами, электроимпульсное и электрохимическое обеззараживание. Диапазон стоимости методов довольно широкий, как и эффективность с точки зрения объёмов воды и длительности обработки;
- Химические. Хлорирование, озонирование, обработка полимерными реагентами (антисептиками), использование йода и брома. Сравнительно низкая стоимость и высокая эффективность имеет обратную сторону, ведь ошибки при таком обеззараживании могут сделать воду вредной для человека;
- Комбинированные. Это совмещение в рамках обеззараживания нескольких методов для повышения эффективности очистки (увеличения объёма) воды и ликвидации рисков повторного развития микроорганизмов в уже очищенной воде.
Вышеперечисленные методы мы и рассмотрим с разных точек зрения, без сравнения и выводов, опираясь в основном на целесообразность применения.
Что нужно сравнить в различных методах обеззараживания
Прежде всего, итоговое количество болезнетворных и вредных организмов. Здесь нужен параметр для оценки и это конечно, число бактерий, коли-индекс.
ДЛЯ СПРАВКИ: Согласно СанПиН 2.1.4.1074-01, общее число бактерий. Оно не должно превышать значения 50 колифомных бактерий на 100 мл. Определяется данный показатель по т.н. «индикаторным» бактериям, размножаются они быстро, присутствуют практически везде, где вода не чистая, и имеют высокую сопротивляемость к процессам обеззараживания. Это бактерии группы кишечных палочек (БГКП), и основной представитель этой группы E.coly (отсюда и название — коли-индекс) даёт хорошее представление о качестве обеззараживания воды.
Вторым параметром будет наличие прочих микроорганизмов и вирусов, которые способны сопротивляться таким методам обеззараживания, которые снизят коли-индекс до нуля.
Исходя из этого, и рассмотрим, какой должна быть очистка необходимого объёма воды для потребления.
- Фильтрация даст хорошую очистку от механических примесей, а добавление в фильтры реагентов обеспечит химическое обеззараживание. Результат – чистая питьевая вода, в том числе для технического использования. Эффективность довольно невысока, но объёма этой воды хватит для частного дома с одновременным разбором воды из 1-3 точек.
- Фильтрация и обработка ультрафиолетом (ультразвуком) даст сравнимые результаты, но часть бактерий выживет, поэтому лучше использовать и химический метод. Такое комбинирование увеличит объём обеззараживаемой воды, так что в целом эффективность этого способа будет немного выше.
Для этих способов есть определенное ограничение – срок использования фильтров и своевременная их замена.
ДЛЯ СПРАВКИ. В оценке ресурса фильтра надёжнее ориентироваться на объём очищенной воды, а не срок его использования. Обратите внимание, что на всех фильтрах, где написано «3-4 месяца до замены», будет указан и объём воды, очистку которого этот фильтр гарантирует. Рекомендуем проводить замену именно на основании этого показателя.
- Отстаивание воды, фильтрация и последующая обработка хлором или его соединениями. Применение дополнительных методов обеззараживания воды, в зависимости от исходного значения коли-индекса.
- Фильтрация, использование антисептиков и полимерных реагентов. Метод, применяемый для получения обеззараженной воды, не употребляемой для питья. Однако он позволяет успешно очищать воду для бассейнов и технических нужд, поэтому нашёл широкое применение в частных и небольших хозяйствах.
Высокая эффективность и большие объёмы обеззараженной воды достоинства этих методов. Недостатки: образование вредных соединений, возможность наличия неприятного запаха, а при застаивании очищенной воды повторное образование болезнетворных микроорганизмов. Также есть необходимость непрерывного контроля качества обеззараженной воды.
- Фильтрация, кипячение, обработка высокочастотными токами, электроимпульсное и электрохимическое обеззараживание.
- Фильтрация мембранная, использование обратного осмоса с дополнительными способами обеззараживания.
Эти методы пригодны для получения не таких больших объёмов воды, но достоинства в высоком уровне обеззараживания и компактности обеззараживающих устройств.
Обратный осмос, кстати, как вспомогательный метод используется во многих системах, в том числе высокой производительности. К этой группе отнесены устройства домашнего применения.
Недостатков немного, в основном это регулярная замена фильтров, необходимость остывания воды и наличие электричества.
Итогом сравнения будет соответствие качества воды требованиям СанПиН 2.1.4.1074-01, и все вышеперечисленные методы им удовлетворяют. Различие только в количестве воды, очищаемой этими методами за единицу времени, в сравнении со стоимостью этой очистки.
Поэтому мы и расположили их по ранжиру наибольшего соответствия с расчетными нормами потребления воды в квартире или частном доме. Такие устройства обеззараживания воды будут наиболее эффективными с точки зрения очистки и совокупной стоимости получаемой питьевой воды.
А завершают наш рейтинг немного более дорогие устройства, достоинство которых в мобильности, и в том, что использовать их можно где угодно. Особенно чайник. Его можно использовать где угодно и практически бесплатно, и он пока остаётся безусловным лидером рейтинга в обеззараживании воды. С точки зрения простоты процесса и стоимости, если не считать стоимость нагрева воды до кипения.
Физические методы очистки воды
Физические методы очистки воды можно назвать первыми в данной сфере. Изначально жидкости очищались их проливанием через различные сита, песок, различные сыпучие материалы, на которых оседали посторонние примеси. Современные фильтрующие системы, работа которых основывается на физических взаимодействиях, способны делать это быстрее и без участия человека.
Методы физической очистки
На сегодняшний день существует множеств физических методов очистки воды. Каждый из них имеет свои особенности, преимущества и недостатки. Чтобы выбрать наиболее подходящий, самые эффективные из них нужно рассмотреть подробнее.
Обеззараживание с помощью ультрафиолета
С давних времен известно обеззараживающее воздействие ультрафиолета. Установка для очистки воды в этом случае состоит из нескольких ламп, который создают данного излучение. Сами лампы погружаются в кварцевые чехлы, за счет чего они не остывают. На качество очистки жидкости с помощью ультрафиолета влияет ее прозрачность. Из-за этого, прежде чем приступать к обработке воды излучением, необходимо выполнить ее механическую фильтрацию, убрать мутность. Чтобы процесс обеззараживания проходил максимально эффективно, жидкость должна перемешиваться.
Механическая фильтрация
Наиболее простой и доступный физический метод очистки сточных вод, жидкости из скважин, колодцев. Суть подобных способов заключается в том, что посторонние частицы отсеиваются мембранами с различными размерами отверстий. Вода проходит через одну или несколько мембран, очищается от крупного и мелкого мусор, частиц грязи, песка, глины.
Механическими фильтрами оснащаются все системы, которые откачивают воду из искусственных и естественных водоемов. Если говорить о бытовом использовании, в частных домах и квартирах часто устанавливаются фильтры предварительной очистки, работа которых основывается на механической фильтрации.
Обратный осмос
Принцип работы системы обратного осмоса основывается на фильтрации воды через обратноосмотическую мембрану. Такой фильтр пропускает жидкость, но задерживает на себе мельчайшие частицы посторонних примесей, различные химические элементы. Одновременно с этим, мембрана отсеивает как вредные, так и полезные вещества, которые содержатся в воде.
После фильтрации жидкости через обратный осмос, получается вода высочайшего качество очистки, которая по своим свойствам и составу очень похожа на дистиллированную. Чтобы система работала максимально эффективно, перед ней должен быть расположен фильтр, который заполнен активированным углем.
Для получения качественной питьевой воды, которая будет обладать необходимыми минералами, полезными компонентами, обратноосмотическая установка должна работать совместно с минерализатором. В противном случае жидкость будет неприятна на вкус.
Ультразвуковое обеззараживание
Принцип работы установок ультразвукового обеззараживания основывается на процессе кавитации. За счет воздействия высокочастотного звука на воду, образуются сильные колебания, жидкость начинает “кипеть”. Благодаря перепадам давления, клеточные оболочки различных микроорганизмов разрываются, они погибают.
Данный метод очистки имеет высокую эффективность, однако, оборудование для ультразвукового обеззараживания дорогостоящее, требует знаний по настройке.
Сорбция
Процесс сорбции – это поглощение различных примесей из жидкости специализированными твердыми телами, так называемыми “сорбентами”.
Для очистки воды применяются специализированные сорбционные фильтры. Они представляют собой пустые емкости, которые заполняются сорбентами. Если правильно подобрать чистящие вещества, можно удалить из воды различные вредные примеси и растворенные газы. Наиболее популярный сорбент, который используется для заполнения подобных фильтров – активированный уголь.
Электроимпульсное обеззараживание
Суть данного метода очистки воды заключается в том, что через жидкость пропускаются электрические разряды, за счет чего создается ударной волна, которая уничтожает различные болезнетворные микроорганизмы. Данный способ имеет высокую эффективность даже при работе с очень мутной жидкостью. Эффективно устраняет спорообразующие и вегетативные бактерии. Главный недостаток данного процесса – высокая стоимость.
Термическое обеззараживание
Ранее – наиболее популярный способ очистки трубопроводной воды в быту. Жидкость доводится до закипания, благодаря сильному нагреву погибает болезнетворная микрофлора.
Другие преимущества кипячения – уменьшение содержания растворенных газов в жидкости, снижение жесткости.
Главный недостаток термического обеззараживания – спустя 24 часа вода может быть снова заражена болезнетворными микроорганизмами.
Наиболее эффективный способ очистки воды для бытовых нужд – установка многоступенчатого обратноосмотического оборудования. Важно убедиться в том, чтобы последней ступенью такой системе был минерализатор.
4.6.1. Физические методы обеззараживания воды
Кипячение
воды,
т. е. нагревание ее до 1000
С, приводит к безусловной гибели всех
микроорганизмов, в том числе и патогенных.
Кроме того, при кипячении могут разрушаться
некоторые термолабильные токсины
(ботулотоксин) и ядовитые вещества. В
том числе и ОВ.
Для большей гарантии в
отношении термоустойчивых вирусов
кипячение рекомендуют продолжать в
течение 10-15 мин. Уничтожение споровых
форм достигается увеличением срока
кипячения до 2 часов.
Такого же эффекта
можно достичь нагреванием воды до
110-120оС
в течение 5-10 мин при избыточном давлении
(автоклавирование).
Кипячение
воды, как метод ее обеззараживания по
сравнению с другими имеет ряд преимуществ.
К их числу относятся простота, доступность
и надежность обеззараживания, независимость
бактерицидного эффекта от состава воды,
отсутствие заметного влияния на
физико-химические и органолептические
свойства воды.
Наряду
с преимуществами метод обеззараживания
воды кипячением имеет и некоторые
существенные недостатки: он экономически
нерентабелен, требует большого количества
топлива и сравнительно громоздкий из-за
малопроизводительной аппаратуры в виде
различного рода кипятильников. В связи
с этим кипячение для целей обеззараживания
больших количеств воды не применяется.
При обработке небольших объемов воды
он широко используется как в мирное,
так и в военное время.
Метод
обеззараживания воды ультрафиолетовыми
лучами
имеет важные преимущества, к числу
которых относятся широкий антибактериальный
спектр действия с выключением споровых
и вирусных форм, исчисляемая несколькими
секундами экспозиция, сохранение
природных свойств воды, улучшение
условий труда обслуживающего персонала
в связи с исключением из обращения
вредных химических веществ — дезинфектантов,
экономическая рентабельность.
Установлено,
что максимальное бактерицидное действие
оказывает ультрафиолетовый участок
спектра, в особенности лучи с длиной
волны от 200 до 280 мм (область С).
Недостатком
метода является отсутствие простого и
быстрого способа контроля за полнотой
обеззараживания воды, а также большое
влияние физико-химических свойств воды
(цветность, мутность, содержание железа
и т.п.) на эффект обеззараживания.
4.6.2. Химические методы обеззараживания воды
Химические
методы обеззараживания воды основаны
на применении различных веществ,
обладающих бактерицидным действием.
Эти вещества должны отвечать определенным
требованиям, а именно: не делать воду
вредной для здоровья, не изменять ее
органолептических свойств, в малых
концентрациях и в течение короткого
времени контакта оказывать надежное
бактерицидное действие, быть удобными
в применении и безопасными в обращении,
длительно храниться, производство их
должно быть дешевым и доступным.
В
наибольшей степени этим требованиям
отвечают хлор и его препараты, чем можно
объяснить их распространение в практике
коммунального и полевого водоснабжения.
Для
обеззараживания воды применяются и
другие вещества — озон, йод, перекись
водорода, препараты серебра, органические
и неорганические кислоты и некоторые
другие.
Наряду
с положительными свойствами, метод
хлорирования имеет и недостатки. Основным
из них является неспособность хлора и
его препаратов в тех дозах, в которых
они обычно применяются, уничтожать в
воде споровые формы микроорганизмов.
Для достижения этой цели прибегают к
очень большим дозам хлора и длительному
его контакту с водой.
К недостаткам
хлорирования следует отнести также
трудность дозировки и опасность в
обращении с хлором, нестойкость его
препаратов при хранении, неприятный
запах хлорированной воды, в особенности
при наличии в ней химических веществ
типа фенолов, а также возможность
образования тригалометанов.
Эффективность
хлорирования воды определяется свойствами
хлорсодержащего препарата, концентрацией
в нем активного хлора, физико-химическими
свойствами воды и временем контакта с
ней хлора, степенью обсеменения воды
микроорганизмами и их видом.
Как
считает большинство исследователей,
для уничтожения подавляющего числа
вегетативных форм микроорганизмов
достаточно контакта хлора с водой в
течение 30 мин.
Наиболее
надежным способом контроля эффективности
обеззараживания воды является
бактериологическое исследование. Однако
такие исследования длительны и сложны,
особенно в полевых условиях и боевой
обстановке.
Контроль за полнотой
обеззараживания осуществляется по
остаточному хлору. Остаточный хлор
состоит из свободного и связанного.
Установлено, что, если в хлорированной
воде через 30 мин после внесения туда
определенного количества хлора осталось
0,3 ‑ 0,5 мг/л свободного остаточного
хлора, вода, как правило, оказывается
надежно обеззараженной.
Известно,
что наряду со свободными формами хлора
в реакцию вступает и учитывается
связанный хлор, основу которого составляют
хлорамины и дихлорамины. Их бактерицидное
действие во много раз меньше, чем
свободного хлора. Поэтому недостаточно
знать лишь общее количество остаточного
хлора.
В каждом конкретном случае
необходимо устанавливать его качественный
состав, чтобы сделать правильное
заключение о надежности проведенного
обеззараживания воды. Согласно стандарту
концентрация связанного (хлораминного)
хлора после экспозиции не менее часа
должна составлять 0,8 — 1,2 мг/л.
В
случаях эпидемиологического неблагополучия
величина остаточного хлора может быть
повышена до 2 мг/л без ущерба для здоровья
населения. По остаточному хлору
устанавливается и хлорпотребность
воды.
Основными
способами хлорирования воды являются
хлорирование нормальными дозами и
хлорирование повышенными дозами
(гиперхлорирование).
Хлорирование
нормальными дозами
наиболее распространено, особенно в
практике коммунального водоснабжения.
Сущность его заключается в выборе такой
рабочей дозы активного хлора, которая
после 60-минутного контакта с водой
обеспечивает наличие 0,8 — 1,2 мг/л остаточного
связанного хлора.
К преимуществам метода
относятся относительно небольшое
влияние на органолептические свойства
воды, что позволяет употреблять воду
без последующего дехлорирования, малый
расход хлора или хлорсодержащих
препаратов.
Недостатками метода является
сложность выбора рабочей дозы хлора и
возможность появления хлорфенольного
запаха вследствие образования хлорфенолов
в воде, содержащей даже очень незначительные
количества кислоты или ее гомологов.
При
хлорировании
воды большими дозами хлора
в нее вносится повышенное количество
активного хлора в расчете на последующее
дехлорирование.
Доза активного хлора
выбирается в зависимости от физических
свойств воды (мутность, цветность),
характера и степени благоустройства
водоисточника и от эпидемической
обстановки.
В большинстве случаев она
составляет 20 — 30 мг/л при времени контакта
30 мин.
-
К
преимуществам метода относятся: -
— надежный
эффект обеззараживания даже мутных,
окрашенных и вод, содержащих аммиак; -
— упрощение
техники хлорирования (не нужно определять
хлорпотребность воды); -
— снижение
цветности воды за счет окисления хлором
органических веществ и перевода их в
неокрашенные соединения; -
— устранение
посторонних привкусов и запахов, особенно
обусловленных присутствием сероводорода,
а также разлагающихся веществ растительного
и животного происхождения; -
— отсутствие
хлорфенольного запаха при наличии
фенолов, так как при этом образуются не
моно-, а полихлорфенолы, которые запахом
не обладают; -
— разрушение
некоторых отравляющих веществ и токсинов
(ботулотоксина); уничтожение споровых
форм микроорганизмов при дозе 100 — 150
мг/л активного хлора и длительности
контакта 2-5 ч, значительное улучшение
условий для процесса коагуляции воды. -
Перечисленные
положительные стороны метода делают
его весьма ценным для практики улучшения
качества воды в полевых условиях, когда
выбор водоисточников ограничен и
возникает потребность использования
воды низкого качества, особенно в связи
с опасностью применения бактериологического
и химического оружия. -
К
недостаткам метода, как уже указывалось,
следует отнести возможность образования
тригалометанов, особенно при хлорировании
воды, содержащей хозяйственно-бытовые
стоки и гуминовые вещества, повышенный
расход хлора и необходимость дехлорирования
воды.
В
качестве средств дехлорирования
используются химические вещества,
связывающие избыточное количество
хлора, и сорбция хлора на активированном
угле. Химические вещества, переводящие
хлор в неактивное состояние, обычно
относятся к группе восстановителей.
Лучшим из них является тиосульфат
(гипосульфит) натрия.
Дехлорирование
воды может производиться сернистокислым
и сернистым ангидридом, а также
фильтрованием через обычный или активный
уголь. Небольшие количества воды можно
дехлорировать путем внесения угольного
порошка в воду.
Применяемая
для обеззараживания водыперекись
водорода(Н2О2)
также является сильным окислителем.
Акцептором служит атомарный кислород.
Из-за трудности получения в больших
количествах и дороговизны перекись
водорода широкого применения в практике
водоснабжения не приобрела.
В последнее
время разработан новый, более дешевый
способ ее получения, в связи с чем, метод
этот приобретает практический интерес.
Перекись
водорода не изменяет органолептических
свойств воды и значительно (до 50 %) снижает
ее цветность, что весьма ценно для
обеззараживания окрашенных вод. К числу
недостатков метода относятся необходимость
введения катализаторов для ускорения
высвобождения атомарного кислорода и
жидкая форма препарата, что затрудняет
ее применение в полевых условиях.
Обеззараживание
воды серебром
основано
на том, что ионы этого металла инактивируют
бактериальные ферменты, блокируя их
сульфгидрильные группы. Практически
метод обеззараживания серебром может
быть применен при небольших
индивидуально-групповых запасах воды.
Для этой цели используют посеребренный
песок, посеребренные керамические
«кольца Рашига» и серебро, растворенное
электролитическим путем, т.е. растворенный
при пропускании постоянного тока через
обеззараживаемую воду серебряный
электрод (анод). Таким путем можно
получить «серебрянную воду», обладающую
бактерицидными свойствами.
Возможно
также обеззараживание воды добавлением
солей серебра.
Обеззараживание
воды серебром не изменяет ее
органолептических свойств и обеспечивает
длительность бактерицидного действия,
что особенно важно в тех случаях, когда
возникает необходимость в длительном
хранении воды.
К
недостаткам метода следует отнести
трудность дозировки, медленное и
ненадежное бактерицидное действие,
влияние на бактерицидный эффект
физико-химических свойств воды, а также
необходимость контроля остаточных
количеств серебра в питьевой воде.
Очистка и обеззараживание воды
Очистка воды — это ее освобождение от взвешенных частиц. При этом улучшаются физические свойства воды (устраняются мутность и цветность). Очистку можно осуществить с помощью отстаивания и фильтрации, но это требует длительного времени и не дает хорошего эффекта. Чаще всего для очистки воды применяют коагуляцию с последующим фильтрованием.
Для этого обычно используют сернокислый алюминий — Al2(So4)3 (глинозем). При добавлении к воде он вступает в реакцию с двууглекислыми солями кальция и магния, образуя гидрат окиси алюминия — А1(ОН)з, который в виде студенистых хлопьевидных сгустков оседает на дно, увлекая за собой взвешенные частицы.
После коагуляции вода проходит через фильтры, и таким образом завершается ее очистка.
Обеззараживание воды направлено на уничтожение в ней микробов, для чего используются кипячение, хлорирование, озонирование, обработка ультрафиолетовыми лучами и др.
При кипячении воды за 5—10 мин практически погибают все микробы. С помощью этого способа нельзя получить большого объема воды.
Хлорирование — наиболее распространенный способ обеззараживания воды. Он отличается эффективностью, простотой и экономичностью.
На водопроводных станциях и в плавательных бассейнах обеззараживание воды осуществляют газообразным хлором.
Для этого применяют специальные приборы — хлораторы, обеспечивающие необходимую дозировку и непрерывную подачу хлора в резервуары с чистой профильтрованной водой или непосредственно в водопроводную сеть.
Попадая в воду, хлор образует хлорноватистую кислоту, быстро разлагающуюся на свободный хлор и кислород, которые оказывают губительное действие на микробы, причем считается, что хлор здесь играет главную роль.
При хлорировании воды лишь небольшое его количество затрачивается на уничтожение микробов. Большая же часть связывается со взвешенными частицами, вступает в реакцию с органическими веществами, идет на окисление неорганических. Все это определяет хлорпоглощаемость воды.
Чем больше в воде примесей, тем выше ее хлорпоглощаемость.
При введении в воду количества хлора, превышающего ее хлорпоглощаемость, образуется избыток хлора, который называется остаточным хлором. Количество хлора, необходимое для обеззараживания воды, называется хлорпотребностью воды.
Оптимальной дозой хлора является такая, которая при контакте с водой в течение 30 мин обеспечивает содержание в ней 0,3—0,5 мг/л остаточного хлора (ГОСТ 2874—82). Его концентрация свидетельствует о надежном обеззараживании воды и в то же время невредна для здоровья и не изменяет органолептических свойств воды.
Озонирование воды осуществляется с помощью озона, который пропускают через нее. Здесь озон разлагается с образованием атомарного кислорода, который губительно действует на микробы, в том числе патогенные.
Озон не только оказывает бактерицидный эффект, но и улучшает физические свойства воды. Весьма важно, что при озонировании в воду не вносятся посторонние химические вещества, не меняется минеральный состав воды.
Обеззараживание воды ультрафиолетовыми лучами происходит в специальных бактерицидных установках, где вода (тонким слоем) протекает между искусственными источниками ультрафиолетовой радиации. При этом не изменяется минеральный состав воды и не образуются неприятные запахи и привкусы. Эффективность обеззараживания воды этим методом зависит от количества взвешенных веществ.
Очистка и обеззараживание воды в полевых условиях имеет ряд особенностей. Преподаватели физического воспитания должны хорошо их знать и уметь применять при организации водоснабжения на учебно-тренировочных сборах, в спортивно-оздоровительных лагерях, в туристских походах.
Для очистки воды в полевых условиях применяется коагуляция воды с использованием сернокислого алюминия и простейшие фильтры.
Для обеззараживания воды в полевых условиях чаще всего применяют кипячение или хлорирование.
При хлорировании воды в полевых условиях обычно применяют хлорную (белильную) известь. Качество хлорной извести в основном зависит от содержания в ней так называемого активного хлора, т. е. хлора, оказывающего обеззараживающее действие.
При длительном хранении извести содержание в ней активного хлора снижается под влиянием различных внешних факторов. Поэтому перед хлорированием воды в каждой новой порции извести следует проверить содержание активного хлора. Нельзя применять хлорную известь с содержанием в ней активного хлора менее 15 %.
Хлорную известь необходимо хранить в закрытой посуде в сухом, прохладном и темном месте.
Хлорирование воды в полевых условиях обычно проводится двумя способами: 1) нормальными дозами с учетом хлорпотребности воды; 2) повышенными дозами (перехлорирование).
Хлорирование нормальными дозами применяется для обеззараживания воды, прошедшей очистку. При этом способе дезинфекции требуется такое количество хлорной извести, которое способно обеспечить наличие в воде 0,3—0,5 мг/л остаточного хлора за 30 мин контакта воды с хлором летом и за 1—2 ч зимой. Доза хлора подбирается опытным путем.
Хлорирование воды повышенными дозами производится в тех случаях, когда нет другой возможности очистить воду или когда есть подозрение на значительное ее бактериальное загрязнение. При этом доза хлора берется заведомо большой — 8—20 мг активного хлора на 1 л воды. После этого для удаления остаточного хлора добавляется гипосульфит, и вода фильтруется.
Для обеззараживания воды в колодцах можно применять хлорирование воды с помощью дозирующего патрона, изготовленного из пористой керамики. Внутрь патрона насыпают 150—600 г хлорной извести, наливают 100— 300 мл воды и перемешивают до образования однородной кашицы.
После этого патрон закрывают пробкой и опускают в колодец на расстояние 20—50 см от дна. Раствор хлорной извести через поры патрона непрерывно поступает в воду и обеззараживает ее.Длительность действия патрона 20—30 суток.
Когда хлорный раствор в патроне израсходуется и в воде исчезнет остаточный хлор, патрон вынимают, промывают, вновь заряжают и опускают в колодец.
Для обеззараживания небольшого количества воды используют кипячение или таблетки, содержащие хлор: пантоцид (1 таблетка содержит 3 мг активного хлора), аквацид (4 мг активного хлора) или йодные таблетки (3 мг активного хлора йода).
—Источник—
Лаптев, А.П. Гигиена/ А.П. Лаптев [и д.р.]. – М.: Физкультура и спорт, 1990.- 368 с.
Предыдущая глава ::: К содержанию ::: Следующая глава
Обеззараживание воды. Физические и химические методы, их характеристика
Обеззараживание принадлежит к числу наиболее широко применяемых методов улучшения качества воды. Оно применяется довольно часто при использовании подземных, главным образом грунтовых, вод и во всех случаях использования поверхностных вод. Обеззараживание является обычно заключительным и наиболее важным процессом улучшения качества воды на водопроводе.
Обеззараживание воды может осуществляться химическими и физическими безреагентными методами.
При химических методах в воду вносятся обладающие бактерицидным действием реагенты: газообразный хлор, различные соединения, содержащие так называемый активный хлор, озон, соли серебра и др.
К физическим методам относятся кипячение, облучение ультрафиолетовыми лучами, воздействие ультразвуковыми волнами, токами высокой частоты, быстрыми электронами или гамма-лучами и др. В настоящее время
- наибольшее распространение имеют: на водопроводах – хлорирование, озонирование, облучение ультрафиолетовыми лучами, а в условиях местного водоснабжения – кипячение.
- Химические методы
- Хлорирование воды
Россия была одной из первых стран, в которой хлорирование воды стало применяться на водопроводах (1910). Однако оно применялось лишь при вспышках водных эпидемий.
В настоящее время хлорирование воды является одним из наиболее широко распространенных профилактических мероприятий, сыгравших огромную роль в предупреждении водных эпидемий.
Столь широкое применение хлорирования объясняется надежностью обеззараживания, доступностью осуществления и экономическими преимуществами.
Принцип хлорирования основан на обработке воды хлором или химическими соединениями, содержащими хлор в активной форме, обладающей окислительным и бактерицидным действием. Химизм происходящих процессов объясняют следующим образом.
При добавлении хлора к воде происходит его гидролиз, т.е. образуются соляная и хлорноватистая кислоты. Во всех гипотезах, пытающихся объяснить механизм бактерицидного действия хлора, хлорноватистой кислоте отводится центральное место.
На крупных водопроводах для хлорирования воды применяют газообразный хлор. Хлор поступает в стальных баллонах или цистернах в жидком виде. На водопроводных станциях к баллону присоединяют специальные аппараты – хлораторы, дозирующие поступление хлора в обеззараживаемую воду.
На небольших водопроводах, а также в случае необходимости обеззаразить небольшие объемы воды в бочках или других резервуарах вместо хлора пользуются хлорной известью. Бактерицидное действие хлорной извести обязано группе (ОСl), которая в водной среде образует хлорноватистую кислоту.
Хлорная известь содержит до 36% активного хлора. При хранении она разлагается. Свет, влажность и высокая температура ускоряют потерю активного хлора. Поэтому хлорную известь хранят в бочках в темном, прохладном, сухом, хорошо проветриваемом помещении, а перед использованием проверяют ее активность в санитарной лаборатории.
Кроме хлора и хлорной извести, для обеззараживания воды можно применять двутретьосновную соль гипохлорита кальция (ДТСГК), двуокись хлора (СlO2), гипохлорит кальция Са(ОС1)2 и различные хлорамины.
Озонирование воды.
Озон в воде разлагается с образованием атомарного кислорода. Механизм распада озона в воде сложный с протеканием ряда промежуточных реакций с образованием свободных радикалов, также обладающих окислительными свойствами.
Более сильное окислительное и бактерицидное действие озона, чем хлора, объясняют тем, что его окислительный потенциал больше окислительного потенциала хлора. Озонирование с гигиенической точки зрения является одним из лучших методов обеззараживания воды.
При озонировании вода обеззараживается надежно, разрушаются органические примеси, а органолептические свойства ее не только не ухудшаются, как при хлорировании и кипячении, а даже улучшаются: уменьшается цветность воды, устраняются посторонние привкусы и запахи.
Вода приобретает приятный голубоватый оттенок, и население приравнивает ее к ключевой. Избыток озона быстро распадается с образованием кислорода.
Доза озона, необходимая для обеззараживания, для большинства вод от 0,5 до 6 мг/л; для обесцвечивания и улучшения органолептических свойств воды могут требоваться и большие дозы. Продолжительность обеззараживания воды с помощью озона – 3-5 минут. Остаточного озона (после камеры смешения) должно быть 0,1-0,3 мг/л.
Физические методы
Облучение воды ультрафиолетовыми лучами.
Еще в конце прошлого столетия А.Н. Маклаковым было установлено, что короткие ультрафиолетовые лучи обладают бактерицидным действием. Максимально эффективными оказались лучи с длиной волны 250-260 нм, проникающие даже через 25-сантиметровый слой прозрачной и бесцветной воды (рисунок 9).
Источником излучения служат аргонно-ртутные лампы низкого давления (БУВ) и ртутно-кварцевые лампы (ПРК и РКС).
Для обеззараживания воды применяются специальные установки (напорные и безнапорные). Для обеззараживания большого объема воды используется установка ОВ-АКХ-1 большой производительности с применением бактерицидных ламп ПРК.
На небольших водопроводах используются аргонно-ртутные лампы низкого давления. (БУВ-15, БУВ-30, БУВ-ЗОП). Обеззараживание воды наступает быстро, в течение 1-2 мин.
При обеззараживании воды УФ-лучами погибают не только вегетативные формы микробов, но и споровые, а также вирусы, яйца гельминтов, устойчивые к воздействию хлора.
Применение бактерицидных ламп не всегда возможно, так как на эффект обеззараживания воды УФ-лучами влияют мутность, цветность воды, содержание в ней солей железа. Поэтому, прежде чем обеззараживать воду таким способом, ее необходимо тщательно очистить.
Таким образом, необходимой предпосылкой для надежного обеззараживания воды ультрафиолетовыми лучами является ее предварительное осветление и обесцвечивание.
Облучение ультрафиолетовыми лучами имеет ряд преимуществ перед хлорированием. Бактерицидные лучи не денатурируют воду и не изменяют ее органолептических свойств, а также обладают более широким спектром абиотического действия. Их губительное действие распространяется на споры, вирусы и яйца гельминтов, устойчивые к хлору.
Кипячение воды.
Кипячение является простым и в то же время наиболее надежным методом обеззараживания воды.
Вегетативные формы патогенных микроорганизмов погибают после 20-40-секундного нагревания при температуре 800, и поэтому в момент закипания вода уже фактически обеззаражена, а при 3-5-минутном кипении имеется полная гарантия ее безопасности даже при сильном загрязнении взвешенными веществами и микробами.
При 30-минутном кипячении погибает подавляющее большинство споровых форм микробов, т.е. достигается стерилизация воды. В то время как хлорирование неэффективно действует на споры сибирской язвы, яйца и личинки гельминтов, кипячение убивает их. При 30-минутном кипячении разрушается ботулинический токсин.
К факторам, препятствующим и ограничивающим возможность широкого применения кипячения как метода обеззараживания воды, относятся: невозможность применения кипячения для обеззараживания больших количеств воды на водопроводах, ухудшение вкуса воды из-за улетучивания газов, необходимость охлаждения воды и быстрое развитие микроорганизмов в кипяченой воде в случае ее вторичного загрязнения.
При пользовании водой, не прошедшей централизованного обеззараживания, кипячение часто применяется в быту, в больницах, школах, детских учреждениях, на производствах, железнодорожных станциях и т.д.
Для этой цели широкое применение получили кипятильники непрерывного действия с производительностью от 100 до 1000 л/ч.
Действие последних основано на перебрасывании кипящей воды из котла в бак, служащий для ее разбора.
При использовании кипяченой воды для питьевого водоснабжения нужно особо тщательно мыть бачки для кипяченой воды перед их заполнением, а также ежедневно сменять воду, учитывая быстрое развитие микроорганизмов в кипяченой воде.