Дезинфекция и обеззараживание воды - это один и тот же процесс. Он направлен на полное или частичное уничтожение содержащихся в жидкости вирусов, бактерий, очищение ее от пыли, мусора и проч. Цель мероприятия - защитить человека от вирусных и инфекционных заболеваний, пищевых отравлений, глистной инвазии. В статье мы познакомим вас с несколькими способами обеззараживания воды - традиционными и инновационными, промышленными и пригодными для применения в полевых условиях.

Методы очистки

Прежде всего, отметим факт, что полное очищение от всех содержащихся в ней элементов (в том числе и бактерий) сделает жидкость полностью непригодной для питья и приготовления пищи. Оттого нужно с толком выбирать способ обеззараживания воды, быть уверенными в его качественном воплощении.

Дезинфекции всегда должно предшествовать химико-биологическое исследование жидкости. Уже на основе его результатов выбирают один из методов обеззараживания:

• Химический, реагентный.
• Комбинированный.
• Безреагентный, физический.

Каждый из них - это способ обеззараживания воды, но по собственной определенной методике. Например, химический - это воздействие с помощью реагентов-коагулянтов, физические методы - безреагентное воздействие. Выделяются еще и инновационные, которые мы обязательно разберем на протяжении материала.

Интересно применение комбинированных методов - это применение и физического, и химического очищения попеременно. Считается на сегодня самым эффективным в дезинфекции - не только позволяет избавиться от бактерий, но и помогает не допустить их повторного визита. Применение нескольких способов обеззараживания воды - это и гарантия ее очистки от максимального количества загрязнителей.

Химические способы

В частности, это обработка жидкости различными веществами - химическими коагулянтами. Наиболее распространены:

• хлор;
• озон;
• гипохлорит натрия;
• ионы металлов и проч.

Эффективность этих способов обеззараживания питьевой воды зависит от максимально точно определенной дозы воздействующего реагента, от должного времени его контакта с очищаемой жидкостью.

Подходящую дозировку определяют как системой расчетов, так и пробной дезинфекцией, после которой воду берут на анализ. Важно не просчитаться и в том плане, что малая доза химических реагентов не только бессильна против вирусов и инфекций, но и может поспособствовать повышению их активности. Например, тот же озон в небольших количествах убивает лишь часть бактерий, выделяя особые соединения, что пробуждают спящие микроорганизмы, стимулируя их на ускоренное размножение.

Отсюда дозу всегда рассчитывают с избытком. Но одно дело - способы а другое дело - питьевых. Избыток должен в последнем случае быть таким, чтобы не вызвать у употребляющих жидкость людей отравление дезинфицирующими веществами.

Предлагаем вам подробнее ознакомиться с химической методикой.

Хлорирование

Если попросить обывателей: "Укажите самый простой способ обеззараживания воды", многие сразу же отметят хлорирование. И неспроста - как метод дезинфекции оно очень распространено в России. Объясняется это несомненными плюсами хлорирования:

• Простота в использовании и обслуживании.
• Низкая цена действующего вещества.
• Высокая эффективность.
• Последующий после применения эффект - вторичный рост микроорганизмов не происходит даже при минимальном избытке дозы хлора.
• Контроль за запахом, вкусовыми качествами воды.
• Поддержка чистоты фильтров.
• Препятствие образованию водорослей.
• Разрушение сероводорода, удаление железа и марганца.

Однако у средства есть и свои минусы:

• При окислении обладает высокой степенью токсичности, мутагенности, канцерогенности.
• Последующая после хлора очистка жидкости активированным углем не спасает ее полностью от образованных хлорированием соединений. Высокостойкие, они могут сделать питьевую воду непригодной для питья, засорять реки и иные природные водоемы по течению стоков.
• Образование тригалометанов, оказывающих канцерогенное воздействие на человеческий организм. Именно они способствуют росту раковых клеток. А кипячение, самый простой способ обеззараживания воды, усугубляет ситуацию. В хлорированной жидкости после него образуется диоксин - опасное ядовитое вещество.
• Исследования показывают, что хлорированная вода способствует также развитию заболеваний сосудов, ЖКТ, печени, сердца, гипертонии, атеросклероза. Негативно сказывается на состоянии кожи, волос и ногтей. Разрушает в организме белок.

На сегодня современной заменой является более эффективный в обеззараживании. Но существенный минус - его нужно применять сразу на месте производства.

Озонирование

Многие считают самым надежным способом обеззараживания воды именно озонирование. Газ озон способен разрушать ферментную систему микробной, вирусной клетки, окислять некоторые соединения, придающие жидкости неприятный запах.

Достоинства метода следующие:

• Быстрая дезинфекция.
• Максимально безопасное для человека и окружающей среды обеззараживание.

При этом у озонирования есть и ряд недостатков:

• При неправильной дозировке у воды отмечается неприятный запах.
• Избыток озона способствует усиленной коррозии металла. Это касается и водопроводных труб, и бытовой техники, посуды. Нужно выждать период распада газа, прежде чем пускать воду по трубам.
• Довольно дорогой в применении метод - необходимы большие растраты электроэнергии, сложное оборудование, высококвалифицированный обслуживающий персонал.
• Газ в процессе производства токсичен и взрывоопасен. Относится к первому классу опасности.
• После проведения озонирования возможно повторное размножение бактерий. Нет гарантии 100 % очистки воды.

Полимерные антисептики

Еще один популярный химический способ - использование полимерных реагентов. Самым известным на сегодня является "Биопаг". Чаще всего его применяют в общественных бассейнах, аквапарках.

Достоинства этого способа очистки и обеззараживания воды:

• Не наносит вреда здоровью человека и животных.
• Не придает воде определенный запах, вкус или цвет.
• Довольно прост в использовании.
• Не оказывает коррозионного влияния на металл.
• Не вызывает аллергических реакций.

Недостатки - может раздражать кожу, слизистую оболочку.

Прочие химические способы

Какие способы обеззараживания воды можно назвать в данном случае? Это несколько вариантов:

• Дезинфекция при помощи ионов тяжелых металлов, йода, брома.
• Обеззараживание при помощи ионов благородных металлов. Чаще всего используется серебро.
• Использование сильных окислителей. Частым примером тут будет гипохлорит натрия.

Физические способы

Сюда будут относиться нехимические способы воздействия на микроорганизмы в жидкости. Их применению чаще всего предшествует фильтрация и Это удаляет взвешенные частицы, яйца глистов, внушительную часть находящихся в жидкости микробов.

Самые распространенные способы:

• Воздействие ультрафиолетового излучения.
• Воздействие ультразвука.
• Кипячение. Эффективный способ обеззараживания воды в природных условиях.

Давайте разберем каждый из них более подробно.

УФ-облучение

Важно рассчитать необходимую долю воздействующей энергии на определенный объем воды. Для этого перемножают мощность излучения и время контакта с жидкостью. Важно предварительно определить концентрацию микроорганизмов в 1 мл воды, число индикаторных бактерий (в частности, кишечной палочки).

Отметим, что УФ-лучи будут пагубно воздействовать на микроорганизмы лучше хлора. Озон же по результатам очистки будет равен по эффективности облучению. УФ-лучи воздействуют и на ферментный обмен, и на клеточные структуры бактерий и вирусов. Что важно, уничтожают вегетативные,споровые формы.

Достоинства метода такие:

• Нет верхнего порога дозы, так как подобное облучение не образует в воде токсических соединений. Увеличивая ее, можно постепенно добиться самых лучших результатов.
• Отлично подходит для индивидуального пользования.
• Большой срок службы УФ-лампы - несколько тысяч часов.

Но есть и недостатки:

• Нет последствия мероприятия - чтобы воспрепятствовать возвращению микроорганизмов, воду следует обеззараживать периодически и систематически, не выключая установку.
• Кварцевые лампы порой загрязняются отложениями минеральных солей. Однако этому легко воспрепятствовать с помощью обычной пищевой кислоты.
• Обязательна предварительная очистка воды от взвешенных в ней частиц - экранизируя лучи, они сводят "на нет" весь процесс.

Способ обеззараживания воды в полевых условиях с помощью УФ-излучения продемонстрирован на картинке.

Ультразвук

Действие тут основано на кавитации. Так называется способность ряда звуковых частот образовать пустоты, создающие большую разницу в давлении.Этот диссонанс приводит к разрыву клеточных оболочек вирусов, бактерий, что ведет к гибели микроорганизмов. Эффективность зависит от интенсивности колебаний звука.

Такой метод мало распространен в первую очередь из-за своей дороговизны. Необходимо определенное оборудование, специально подготовленный персонал. Важно помнить о том, что опасен ультразвук для бактерий только на определенных частотах. Низкие волны, напротив, способны вызвать ускорение роста числа микроорганизмов в воде.

Кипячение

Самый простой и распространенный способ обеззараживания воды в полевых условиях - это, конечно, кипячение. Его популярность и общепризнанность основывается на многих факторах:

• Уничтожение в жидкости практически всех вредоносных микроорганизмов - вирусов, бактерий и бактериофагов, антибиотиков и проч.
• Доступность - нужен источник тепла, способный разогреть воду до 100 градусов по Цельсию, и жаропрочная емкость.
• Не влияет на вкусовые качества жидкости, ее цвет и запах.
• Устраняет растворенные в воде газы.
• Отлично борется с жесткостью жидкости, смягчает ее.

Комплексные способы очистки

От простых способов обеззараживания воды перейдем к комплексным, что являются самыми эффективными в ряде случаев. Например, это сочетание УФ-облучения и хлорирования, озонирования и хлорирования (препятствие вторичному заражению), безреагентные и реагентные методы.

В эту же категорию часто относят и фильтрование. Но с той особенностью, что каждая ячейка фильтра по размерам должна быть меньше, чем отсеиваемые микроорганизмы. А это значит, что ее диаметр не должен превышать 1 микрон. Но таким образом можно бороться только с бактериями. Против вирусов применяют более микроскопические поры - с диаметром менее 0,1-0,2 мкм.

На современном рынке популярна система фильтрации под названием "Пурифайер". Устройство отличается тем, что использует несколько систем фильтрации воды, ее обеззараживания. Некоторые модели дополнительно могут охлаждать воду до 4 градусов и нагревать до 95 градусов.

Установка применима и в промышленных, и в офисных, домашних масштабах. К водопроводной трубе ее достаточно просто подсоединить пластиковым переходником. Производители уверяют, что приобретение, подключение и работа "Пурифайера" будет обходиться владельцу дешевле, нежели доставка бутилированной воды.

Инновационные методы обеззараживания

Самыми новыми на сегодня способами обеззараживания воды будут электрохимический и электроимпульсный. На отечественном рынке они используются в таких устройствах, как "Изумруд", "Сапфир", "Аквамарин".

Их функционирование основано на работе специального электрохимического диафрагменного реактора, через который и пропускается вода. Он, в свою очередь, разделен металлокерамической мембраной, что способна производить ультрафильтрацию на катодные и анодные зоны.

В момент, когда в анодные и катодные камеры подают ток, в них начинают образовываться растворы - щелочной и кислотный. Затем - электролитическое образование (другое его название - активный хлор). Вся эта среда отличительна тем, что в ней активно гибнет подавляющее число видов вредных микроорганизмов. Также она способна разрушать некоторые соединения, растворенные в жидкости.

Производительность представленных аппаратов главным образом зависит от двух факторов: количества рабочих элементов и их конструкции. В каких-то агрегатах используются католиты и анолиты (в основном в медицинской сфере). Подобное обеззараживание называется ЭХА-технологией.

С ней, кстати, связаны многие заблуждения. Некоторые производители устройств заявляют, что обработанная в их агрегате вода становится целебной и даже чудодейственной. Однако на деле она всего лишь очищается и обеззараживается.

Электроимпульсная же очистка - это пропускание через толщу воды электроразряда. Ударная волна сверхвысокого давления, световое излучение, образование озона - следствие воздействия. Это все вместе губительно для микроорганизмов, взвешенных в жидкости.

Мы познакомились с разными методами обеззараживания воды - простыми и комплексными, традиционными и инновационными, эффективными и безопасными для человека. Каждый из них имеет свои достоинства и недостатки. Однако ведущий фактор - безвредность для организма человека, окружающей среды.

Наиболее распространенными процессами водоочистки являются осветление и обеззараживание.

Помимо этого существуют специальные способы улучшения качества воды:
- умягчение воды (устранение катионов жесткости воды);
- обессоливание воды (снижение общей минерализации воды);
- обезжелезивание воды (снижение концентрации солей железа в воде);
- дегазация воды (удаление растворенных в воде газов);
- обезвреживание воды (удаление ядовитых веществ из воды);
- дезактивация воды (водоочистка от радиоактивных загрязнений).

Обеззараживание - завершающий этап процесса водоочистки. Цель - подавление жизнедеятельности содержащихся в воде болезнетворных микробов.

По способу воздействия на микроорганизмы методы обеззараживания воды подразделяются на химические, или реагентные; физические, или безреагентные, и 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.

К химическим способам обеззараживания питьевой воды относят ее обработку окислителями: хлором, озоном и т. п., а также ионами тяжелых металлов. К физическим - обеззараживание ультрафиолетовыми лучами, ультразвуком и т. д.

Наиболее распространенным химическим методом обеззараживания воды является хлорирование. Это объясняется высокой эффективностью, простотой используемого технологического оборудования, дешевизной применяемого реагента и относительной простотой обслуживания.

При хлорировании используют хлорную известь, хлор и его производные, под действием которых бактерии и вирусы, находящиеся в воде, погибают в результате окисления веществ.

Кроме главной функции - дезинфекции, благодаря окислительным свойствам и консервирующему эффекту последействия, хлор служит и другим целям - контролю за вкусовыми качествами и запахом, предотвращению роста водорослей, поддержанию в чистоте фильтров, удалению железа и марганца, разрушению сероводорода, обесцвечиванию и т.п.

По мнению экспертов, применение газообразного хлора приводит к потенциальному риску здоровью человека. Это связанно прежде всего с возможностью образования тригалометанов: хлороформа, дихлорбромметана, дибромхлорметана и бромоформа. Образование тригалометанов обусловлено взаимодействием соединений активного хлора с органическими веществами природного происхождения. Эти производные метана обладают выраженным канцерогенным эффектом, что способствуют образованию раковых клеток. При кипячении хлорированной воды в ней образуется сильнейший яд - диоксин.

Исследования подтверждают взаимосвязь хлора и его побочных продуктов с возникновением таких болезней, как рак органов пищеварительного тракта, печени, сердечные расстройства, атеросклероз, гипертония, различные виды аллергии. Хлор воздействует на кожу и волосы, а также разрушает белок в организме.

Одним из наиболее перспективных способов обеззараживания природной воды является использование гипохлорита натрия (NaClO), получаемого на месте потребления путем электролиза 2-4%-ных растворов хлорида натрия (поваренной соли) или природных минерализованных вод, содержащих не менее 50 мг/л хлорид-ионов.

Окислительное и бактерицидное действие гипохлорита натрия идентично растворенному хлору , кроме того, он обладает пролонгированным бактерицидным действием.

Основными достоинствами технологии обеззараживания воды гипохлоритом натрия является безопасность ее применения и значительное уменьшение воздействия на окружающую среду по сравнению с жидким хлором.

Наряду с достоинствами у обеззараживания воды гипохлоритом натрия, производимым на месте потребления, имеется и ряд недостатков, прежде всего - повышенный расход поваренной соли, обусловленный низкой степенью ее конверсии (до 10-20%). При этом остальные 80-90% соли в виде балласта вводятся с раствором гипохлорита в обрабатываемую воду, повышая ее солесодержание. Снижение же концентрации соли в растворе, предпринимаемое ради экономии, увеличивает затраты электроэнергии и расход анодных материалов.
Некоторые эксперты считают, что замена газообразного хлора гипохлоритом натрия или кальция для дезинфекции воды вместо молекулярного хлора не снижает, а значительно увеличивает вероятность образования тригалометанов. Ухудшение качества воды при применении гипохлорита, по их мнению, связано с тем, что процесс образования тригалометанов растянут во времени до нескольких часов, а их количество при прочих равных условиях тем больше, чем больше pH (величина, характеризующая концентрацию ионов водорода). Поэтому наиболее рациональным методом уменьшения побочных продуктов хлорирования является снижение концентрации органических веществ на стадиях очистки воды до хлорирования.

Альтернативные методы обеззараживания воды, связанные с использованием серебра, являются слишком дорогостоящими. Был предложен альтернативный хлорированию метод обеззараживания воды с помощью озона, но оказалось, что озон тоже вступает в реакцию со многими веществами в воде - с фенолом, и образовавшиеся в результате продукты еще токсичнее хлорфенольных. Кроме того, озон очень нестоек и быстро разрушается, поэтому его бактерицидное действие непродолжительно.

Из физических способов обеззараживания питьевой воды наибольшее распространение получило обеззараживание вод ы ультрафиолетовыми лучами, бактерицидные свойства которых обусловлены действием на клеточный обмен и, особенно, на ферментные системы бактериальной клетки. Ультрафиолетовые лучи уничтожают не только вегетативные, но и споровые формы бактерий, и не изменяют органолептических свойств воды. Основным недостатком метода является полное отсутствие последействия. Кроме того, этот метод требует больших капитальных вложений, чем хлорирование.

Материал подготовлен на основе информации открытых источников

Министерство образования Республики Башкортостан

Государственное бюджетное образовательное учреждение

Среднего профессионального учреждения

«Аксеновский сельскохозяйственный техникум»

По дисциплине: Биология

На тему: Современные методы обеззараживание воды.

Проверил преподаватель: Выполнил студент

Тимербаев С.А. Специальности «Агрономия»

Оценка________ Виталий Павлов

Подпись_________ группы А-14

с. Ким 2015 г

Введение

Среди многих отраслей современной техники, направленных на повышение уровня жизни людей, благоустройства населенных мест и развития промышленности, водоснабжение занимает большое и почетное место. Ведь вода – это непременная часть всех живых организмов, жизнедеятельность которых без воды невозможна. Для нормального течения физиологических процессов в организме человека и для создания благоприятных условий жизни людей очень важно гигиеническое значение воды. В настоящее время обеспечение населения водой высокого качества стало настоящей проблемой.

Проблема питьевого водоснабжения затрагивает очень многие стороны жизни человеческого общества в течение всей истории его существования. В настоящее время это проблема социальная, политическая, медицинская, географическая, а также инженерная и экономическая. На питьевые и бытовые потребности населения, коммунальных объектов, лечебно-профилактических учреждений, а также на технологические нужды предприятий пищевой промышленности расходуется около 5-6% общего водопотребления. Технически обеспечить подачу такого количества воды нетрудно, но потребности должны удовлетворяться водой определённого качества, так называемой питьевой водой.

Питьевая вода – это вода, отвечающая по своему качеству в естественном состоянии или после обработки (очистки, обеззараживания) установленным нормативным требованиям и предназначенная для питьевых и бытовых нужд человека. Основные требования к качеству питьевой воды: быть безопасной в эпидемическом и радиационном отношении, быть безвредной по химическому составу, обладать благоприятными органолептическими свойствами. Для удовлетворения этих требований в настоящее время используется целый комплекс мер по подготовке питьевой воды.

Конечно, в реках и других водоёмах происходит естественный процесс самоочищения воды. Однако он протекает очень медленно. Реки уже давно не справляются со сбросами сточных вод и другими источниками загрязнения. А ведь уровень бактерицидного воздействия в сточных водах часто превышает норму в тысячи и миллионы раз. Стоки попадают в реки и озёра, а большинство городских водоканалов берут воду именно из них. Таким образом, обязательными процессами в подготовке питьевой воды являются качественная очистка и обеззараживание сточных вод.

Обеззараживанием воды называется процесс уничтожения находящихся там микроорганизмов. В процессе первичной очистки вод задерживаются до 98% бактерий. Но среди оставшихся бактерий, а также среди вирусов могут находиться патогенные (болезнетворные) микробы, для уничтожения которых нужна специальная обработка воды – её обеззараживание.

При полной очистке поверхностных вод обеззараживание необходимо всегда, а при использовании подземных вод – только тогда, когда микробиологические свойства исходной воды этого требуют. Но на практике использование для питья и подземных, и поверхностных вод практически всегда без обеззараживания невозможно.

Вода природных источников питьевого водоснабжения, как правило, не соответствует гигиеническим требованиям к питьевой воде и требует перед подачей населению подготовки - очистки и обеззараживания.

Очистка воды, включающая её осветление и обесцвечивание, является первым этапом в подготовке питьевой воды. В результате её из воды удаляются взвешенные вещества, яйца гельминтов и значительная часть микроорганизмов. Но часть патогенных бактерий и вирусов проникает через очистные сооружения и содержится в фильтрованной воде. Для создания надёжного и управляемого барьера на пути возможной передачи через воду кишечных инфекций и других не менее опасных болезней применяется её обеззараживание, т.е. уничтожение живых и вирулентных патогенных микроорганизмов – бактерий и вирусов. Ведь именно микробиологические загрязнения воды занимают первое место в оценке степени риска для здоровья человека. Сегодня доказано, что опасность заболеваний от присутствующих в воде болезнетворных микроорганизмов в тысячи раз выше, чем при загрязнении воды химическими соединениями различной природы. Поэтому обеззараживание до пределов, отвечающих установленным гигиеническим нормативам, является обязательным условием получения воды питьевого качества.

В практике коммунального водоснабжения используют реагентные (хлорирование, озонирование, воздействие препаратами серебра), безреагентные (ультрафиолетовые лучи, воздействие импульсными электрическими разрядами, гамма-лучами и др.) и комбинированные методы обеззараживания воды. В первом случае должный эффект достигается внесением в воду биологически активных химических соединений. Безреагентные методы обеззараживания подразумевают обработку воды физическими воздействиями. А в комбинированных методах используются одновременно химическое и физическое воздействия.

При выборе метода обеззараживания следует учитывать опасность для здоровья человека остаточных количеств биологически активных веществ, применяемых для обеззараживания или образующихся в процессе обеззараживания, возможность изменения физико-химических свойств воды (например, образование свободных радикалов). Важными характеристиками метода обеззараживания являются также его эффективность в отношении различных видов микронаселения воды, зависимость эффекта от условий среды.

При химических способах обеззараживания питьевой воды для достижения стойкого обеззараживающего эффекта необходимо правильно определить дозу вводимого реагента и обеспечить достаточную длительность его контакта с водой. Доза реагента определяется пробным обеззараживанием или расчетными методами. Для поддержания необходимого эффекта при химических способах обеззараживания питьевой воды доза реагента рассчитывается с избытком (остаточный хлор, остаточный озон), гарантирующим уничтожение микроорганизмов, попадающих в воду некоторое время после обеззараживания.

При физических способах необходимо подвести к единице объема воды заданное количество энергии, определяемое как произведение интенсивности воздействия (мощности излучения) на время контакта.

Существуют и другие ограничения в использовании того или иного метода обеззараживания воды. На этих ограничениях, а также на достоинствах и недостатках методов обеззараживания мы подробно остановимся ниже.

2.1 Хлорирование

Самый распространенный и проверенный способ дезинфекции воды – первичное хлорирование. В настоящее время этим методом обеззараживается 98,6 % воды. Причина этого заключается в повышенной эффективности обеззараживания воды и экономичности технологического процесса в сравнении с другими существующими способами. Хлорирование позволяет не только очистить воду от нежелательных органических и биологических примесей, но и полностью удалить растворенные соли железа и марганца. Другое важнейшее преимущество этого способа – его способность обеспечить микробиологическую безопасность воды при ее транспортировании пользователю благодаря эффекту последействия.

Существенный недостаток хлорирования – присутствие в обработанной воде свободного хлора, ухудшающее ее органолептические свойства и являющееся причиной образования побочных галогенсодержащих соединений (ГСС). Бόльшую часть ГСС составляют тригалометаны (ТГМ) – хлороформ, дихлорбромметан, дибромхлорметан и бромоформ. Их образование обусловлено взаимодействием соединений активного хлора с органическими веществами природного происхождения. Этот процесс растянут по времени до нескольких десятков часов, а количество образующихся ТГМ при прочих равных условиях тем больше, чем выше рН воды. Для устранения примесей требуется доочистка воды на угольных фильтрах. В настоящее время предельно допустимые концентрации для веществ, являющихся побочными продуктами хлорирования, установлены в различных развитых странах в пределах от 0,06 до 0,2 мг/л и соответствуют современным научным представлениям о степени их опасности для здоровья.

Для хлорирования воды используются такие вещества как собственно хлор (жидкий или газообразный), диоксид хлора и другие хлорсодержащие вещества.

Хлор является наиболее распространённым из всех веществ, используемых для обеззараживания питьевой воды. Это объясняется высокой эффективностью, простотой используемого технологического оборудования, дешевизной применяемого реагента – жидкого или газообразного хлора – и относительной простотой обслуживания.

Очень важным и ценным качеством использования хлора является его последействие. Если количество хлора взято с некоторым расчетным избытком, так чтобы после прохождения очистных сооружений в воде содержалось 0,3–0,5 мг/л остаточного хлора, то не происходит вторичного роста микроорганизмов в воде.

Однако, хлор является сильнодействующим токсическим веществом, требующим соблюдения специальных мер по обеспечению безопасности при его транспортировке, хранении и использовании; мер по предупреждению катастрофических последствий в чрезвычайных аварийных ситуациях. Поэтому ведется постоянный поиск реагентов, сочетающих положительные качества хлора и не имеющих его недостатков.

Одновременно с обеззараживанием воды протекают реакции окисления органических соединений, при которых в воде образуются хлорорганические соединения, обладающие высокой токсичностью, мутагенностью и канцерогенностью. Последующая очистка воды на активном угле не всегда может удалить эти соединения. Кроме того, что эти хлорорганические соединения, обладающие высокой стойкостью, становятся загрязнителями питьевой воды, они, пройдя через систему водоснабжения и канализации, вызывают загрязнение рек вниз по течению.

Присутствие в воде побочных соединений – один из недостатков использования в качестве дезинфектанта газообразного, а равно и жидкого хлора (Cl2).

2.1.2 Диоксид хлора

В настоящее время для обеззараживания питьевой воды также предлагается применение диоксида хлора (ClO2), который обладает рядом преимуществ, таких как: более высокое бактерицидное и дезодорирующее действие, отсутствие в продуктах обработки хлорорганических соединений, улучшение органолептических качеств воды, отсутствие необходимости перевозки жидкого хлора. Однако диоксид хлора дорог и должен производиться на месте по достаточно сложной технологии. Его применение имеет перспективу для установок относительно небольшой производительности.

Действие на болезнетворную флору ClО2 обусловлено не только высоким содержанием при реакции высвобождающегося хлора, но и образующимся атомарным кислородом. Именно это сочетание делает диоксид хлора более сильным обеззараживающим агентом. Кроме того, он не ухудшает вкус и запах воды. Сдерживающим фактором в использовании данного дезинфектанта до последнего времени была повышенная взрывоопасность, осложнявшая его производство, транспортировку и хранение. Однако современные технологии позволяют устранить этот недостаток за счет производства диоксида хлора непосредственно на месте применения.

2.1.3 Гипохлорит натрия

Технология применения гипохлорита натрия (NaClO) основана на его способности распадаться в воде с образованием диоксида хлора. Применение концентрированного гипохлорита натрия на треть снижает вторичное загрязнение, в сравнении с использованием газообразного хлора. Кроме того, транспортировка и хранение концентрированного раствора NaClO достаточно просты и не требуют повышенных мер безопасности. Также получение гипохлорита натрия возможно и непосредственно на месте, путем электролиза. Электролитический метод характеризуют малые затраты и безопасность; реагент легко дозируется, что позволяет автоматизировать процесс обеззараживания воды.

Применение для обеззараживания воды хлорсодержащих реагентов (хлорной извести, гипохлоритов натрия и кальция) менее опасно в обслуживании и не требует сложных технологических решений. Правда, используемое при этом реагентное хозяйство более громоздко, что связано с необходимостью хранения больших количеств препаратов (в 3–5 раз больше, чем при использовании хлора). Во столько же раз увеличивается объем перевозок. При хранении происходит частичное разложение реагентов с уменьшением содержания хлора. Остается необходимость устройства системы притяжно-вытяжной вентиляции и соблюдения мер безопасности для обслуживающего персонала. Растворы хлорсодержаших реагентов коррозионно-активны и требуют оборудования и трубопроводов из нержавеющих материалов или с антикоррозийным покрытием.

Все большее распространение, особенно на небольших станциях водоподготовки, приобретают установки по производству активных хлорсодержаших реагентов электрохимическими методами. В России несколько предприятий предлагают установки типа «Санер», «Санатор», «Хлорэл-200» для производства гипохлорита натрия методом диафрагменного электролиза поваренной соли.

питьевой водоснабжение обеззараживание

2.2 Озонирование

Преимущество озона (О3) перед другими дезинфектантами заключается в присущих ему дезинфицирующих и окислительных свойствах, обусловленных выделением при контакте с органическими объектами активного атомарного кислорода, разрушающего ферментные системы микробных клеток и окисляющего некоторые соединения, которые придают воде неприятный запах (например, гуминовые основания). Кроме уникальной способности уничтожения бактерий, озон обладает высокой эффективностью в уничтожении спор, цист и многих других патогенных микробов. Исторически применение озона началось еще в 1898 г. во Франции, где впервые были созданы опытно-промышленные установки по подготовке питьевой воды.

Количество озона, необходимое для обеззараживания питьевой воды, зависит от степени загрязнения воды и составляет 1–6 мг/л при контакте в 8–15 мин; количество остаточного озона должно составлять не более 0,3–0,5 мг/л, т. к. более высокая доза придает воде специфический запах и вызывает коррозию водопроводных труб.

С гигиенической точки зрения озонирование воды – один из лучших способов обеззараживания питьевой воды. При высокой степени обеззараживания воды оно обеспечивает ее наилучшие органолептические показатели и отсутствие высокотоксичных и канцерогенных продуктов в очищенной воде.

Ограничениями для распространения технологии озонирования являются высокая стоимость оборудования, большой расход электроэнергии, значительные производственные расходы, а также необходимость высококвалифицированного оборудования. Последний факт обусловил использование озона лишь при централизованном водоснабжении. Кроме того, в процессе эксплуатации установлено, что в ряде случаев (если температура обрабатываемой природной воды превышает 22 °С) озонирование не позволяет достичь требуемых микробиологических показателей по причине отсутствия эффекта пролонгации дезинфицирующего воздействия

Метод озонирования воды технически сложен и наиболее дорогостоящ среди других методов обеззараживания питьевой воды.. Технологический процесс включает последовательные стадии очистки воздуха, его охлаждения и осушки, синтеза озона, смешения озоновоздушной смеси с обрабатываемой водой, отвода и деструкции остаточной озоновоздушной смеси, вывода ее в атмосферу. Все это ограничивает использование данного метода в повседневной жизни.

Другим существенным недостатком озонирования явялется токсичность озона. Предельно допустимое содержание этого газа в воздухе производственных помещений – 0,1 г/м3. К тому же существует опасность взрыва озоновоздушной смеси.

Существующие конструкции современных озонаторов представляют собой большое количество близко расположенных ячеек, образованных электродами, один из которых находится под высоким напряжением, а второй – заземлен. Между электродами с определенной периодичностью возникает электрический разряд, в результате которого в зоне действия ячеек из воздуха образуется озон. Полученной озоновоздушной смесью барботируют обрабатываемую воду. Подготовленная таким образом вода по вкусу, запаху и другим свойствам превосходит воду, обработанную хлором.

2.3 Другие реагентные способы дезинфекции воды

Применение тяжелых металлов (медь, серебро и др.) для обеззараживания питьевой воды основано на использовании их «олигодинамического» свойства – 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, а требования к воде, сбрасываемой в рыбохозяйственные водоемы, еще выше.

К химическим способам обеззараживания питьевой воды относится также широко применявшееся в начале 20 в. обеззараживание соединениями брома и йода, обладающими более выраженными бактерицидными свойствами, чем хлор, но требующими и более 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.

Применение активных углей и катионитов, насыщенных серебром, например, С-100 Ag или С-150 Ag фирмы « Purolite », преследует цели не «серебрения» воды, а предотвращения развития микроорганизмов при прекращении движения воды. При остановках создаются идеальные условиях для их размножения – большое количество органики, задержанное на поверхности частиц, их огромная площадь и повышенная температура. Наличие серебра в структуре этих частиц резко уменьшает вероятность обсеменения слоя загрузки. Серебросодержащие катиониты разработки ОАО НИИПМ – КУ-23СМ и КУ-23СП – содержат в себе значительно большее количество серебра и предназначены для обеззараживания воды в установках небольшой производительности.

3.1 Кипячение

Из физических способов обеззараживания воды наиболее распространенным и надежным (в частности, в домашних условиях) является кипячение.

При кипячении происходит уничтожение большинства бактерий, вирусов, бактериофагов, антибиотиков и других биологических объектов, которые часто содержатся в открытых водоисточниках, а как следствие и в системах центрального водоснабжения.

Кроме того, при кипячении воды удаляются растворенные в ней газы и уменьшается жесткость. Вкусовые качества воды при кипячении меняются мало. Правда для надежной дезинфекции рекомендуется кипятить воду в течение 15 – 20 минут, т.к. при кратковременном кипячении некоторые микроорганизмы, их споры, яйца гельминтов могут сохранить жизнеспособность (особенно если микроорганизмы адсорбированы на твердых частицах). Однако применение кипячения в промышленных масштабах, конечно же, не представляется возможным ввиду высокой стоимости метода.

3.2 Ультрафиолетовое излучение

Обработка УФ-излучением – перспективный промышленный способ дезинфекции воды. При этом применяется свет с длиной волны 254 нм (или близкой к ней), который называют бактерицидным. Дезинфицирующие свойства такого света обусловлены их действием на клеточный обмен и особенно на ферментные системы бактериальной клетки. При этом бактерицидный свет уничтожает не только вегетативные, но и споровые формы бактерий.

Современные установки УФ-обеззараживания имеют производительность от 1 до 50 000 м3/ч и представляют собой выполненную из нержавеющей стали камеру с размещенными внутри УФ-лампами, защищенными от контакта с водой прозрачными кварцевыми чехлами. Вода, проходя через камеру обеззараживания, непрерывно подвергается облучению ультрафиолетом, который убивает все находящиеся в ней микроорганизмы. Наибольший эффект обеззараживания питьевой воды достигается при расположении УФ-установок после всех других систем очистки, как можно ближе к месту конечного потребления.

Этот способ приемлем как в качестве альтернативы, так и дополнения к традиционным средствам дезинфекции, поскольку абсолютно безопасен и эффективен.

Важно отметить, что в отличие от окислительных способов при УФ-облучении не образуются вторичные токсины, и поэтому верхнего порога дозы ультрафиолетового облучения не существует. Увеличением дозы почти всегда можно добиться желаемого уровня обеззараживания.

Кроме того УФ-облучение не ухудшает органолептические свойства воды, поэтому может быть отнесено к экологически чистым методам ее обработки.

Вместе с тем, и этот способ имеет определенные недостатки. Подобно озонированию, УФ-обработка не обеспечивает пролонгированного действия. Именно отсутствие последействия делает проблематичным ее применение в случаях, когда временной интервал между воздействием на воду и ее потреблением достаточно велик, например в случае централизованного водоснабжения. Для индивидуального водоснабжения УФ-установки являются наиболее привлекательными.

Кроме того, возможны реактивация микроорганизмов и даже выработка новых штаммов, устойчивых к лучевому поражению.

Этот способ требует строжайшего соблюдения технологии,

Организация процесса УФ-обеззараживания требует больших капитальных вложений, чем хлорирование, но меньших, чем озонирование. Более низкие эксплуатационные расходы делают УФ-обеззараживание и хлорирование сопоставимыми в экономическом плане. Расход электроэнергии незначителен, а стоимость ежегодной замены ламп составляет не более 10% от цены установки.

Фактором, снижающим эффективность работы установок УФ-обеззараживания при длительной эксплуатации, является загрязнение кварцевых чехлов ламп отложениями органического и минерального состава. Крупные установки снабжаются автоматической системой очистки, осуществляющей промывку путем циркуляции через установку воды с добавлением пищевых кислот. В остальных случаях применяется механическая очистка.

Другим фактором, снижающим эффективность УФ-обеззараживания, является мутность исходной воды. Рассеивание лучей значительно ухудшает эффективность обработки воды.

3.3 Электроимпульсный способ

Достаточно новым способом обеззараживания воды является электроимпульсный способ – использование импульсивных электрических разрядов (ИЭР).

Сущность метода заключается в возникновении электрогидравлического удара, так называемого эффекта Л. А. Юткина.

Технологический процесс состоит из шести ступеней:

подача жидкости в рабочий объём при равномерном профиле распределения скорости (причём рабочий объём заполняют с воздушным промежутком, а равномерный профиль распределения жидкости помогает уменьшить энергоёмкость процесса),

зарядку накопителя электроэнергии в режиме постоянной мощности,

инициирование одного или серии электрических разрядов в жидкости при скорости нарастания переднего фронта напряжения не менее 1010 В/с (энергию дозируют путём отсчёта зарядов),

усиление эффекта разрушения микроорганизмов за счет формирования волн растяжения при отражении волн сжатия, образованных электрическим разрядом от свободной поверхности жидкости,

подавление или гашение ударных волн в подводящих и отводящих жидкость магистралях для исключения их разрушения,

отведение обеззараженной жидкости из рабочего объёма.

Кроме того, в частном случае возможно инициирование электрических разрядов в объеме, отделенном от рабочего объема средой, сохраняющей или увеличивающей амплитуду волн сжатия. Примером материала, являющегося средой, сохраняющей амплитуду волны на границе с водой, может быть пенополистирол.

В процессе обеззараживания питьевой воды электроимпульсным способом происходит большое количество явлений: мощные гидравлические процессы, образование ударных волн сверхвысокого давления, образование озона, явления кавитации, интенсивные ультразвуковые колебания, возникновение импульсивных магнетических и электрических полей, повышение температуры. Результатом всех этих явлений является уничтожение в воде практически всех патогенных микроорганизмов. Очень важно заметить, что вода, обработанная ИЭР, приобретает бактерицидные свойства, которые сохраняются до 4 мес.

Основным преимуществом электроимпульсного способа обеззараживания питьевой воды является экологическая чистота, а так же возможность использования в больших объемах жидкости.

Однако этот способ имеет ряд недостатков, в частности относительно высокую энергоемкость (0,2-1 кВтч/м3) и, как следствие – дороговизну.

Электрохимический метод.

Серийно производятся установки «Изумруд», «Сапфир», «Аквамин» и т.п. Их работа основана на пропускании воды через электрохимический диафрагменный реактор, разделенный ультрафильтрационной металлокерамической мембраной на катодную и анодную область. При подаче постоянного тока в катодной и анодной камерах происходит образование щелочного и кислого растворов, электролитическое образование активного хлора. В этих средах гибнут практически все микроорганизмы и происходит частичное разрушение органических загрязнений. Конструкция проточного электрохимического элемента хорошо отработана, и набором из различного числа таких элементов получают установки заданной производительности.

3.4 Обеззараживание ультразвуком

В некоторых случаях для обеззараживания воды используется ультразвук. Впервые этот метод был предложен в 1928 г. Механизм действия ультразвука до конца неясен. По этому поводу высказываются следующие предположения:

Ультразвук вызывает образование пустот в сильно завихренном пространстве, что ведет к разрыву клеточной стенки бактерии;

Ультразвук вызывает выделение растворенного в жидкости газа, а пузырьки газа, находящиеся в бактериальной клетке, вызывают ее разрыв.

Преимуществом использования ультразвука перед многими другими средствамиобеззараживания сточных водслужит его нечувствительность к таким факторам, как высокая мутность и цветность воды, характер и количество микроорганизмов, а также наличие в воде растворенных веществ.

Единственный фактор, который влияет на эффективностьобеззараживания сточных вод ультразвуком - это интенсивность ультразвуковых колебаний. Ультразвук - это звуковые колебание, частота которых находится значительно выше уровня слышимости. Частота ультразвука от 20000 до 1000000 Гц, следствием чего и является его способность губительным образом сказываться на состоянии микроорганизмов. Бактерицидное действие ультразвука разной частоты весьма значительно и зависит от интенсивности звуковых колебаний.

Обеззараживание и очистка водыультразвуком считается одним из новейших методов дезинфекции. Ультразвуковое воздействие на потенциально опасные микроорганизмы не часто применяется в фильтрахобеззараживания питьевой воды, однако его высокая эффективность позволяет говорить о перспективности этого метода обеззараживания воды, не смотря на его дороговизну.

3.5 Радиационное обеззараживание

Имеются предложения использования для обеззараживания воды гамма-излучения.

Гамма-установки типа РХУНД работают по следующей схеме: вода поступает в полость сетчатого цилиндра приёмно-разделительного аппарата, где твёрдые включения увлекаются вверх шнеком, отжимаются в диффузоре и направляются в бункер – сборник. Затем вода разбавляется условно чистой водой до определённой концентрации и подаётся в аппарат гамма-установки, в котором под действием гамма излучения изотопа Со60 происходит процесс обеззараживания.

Гамма-излучение оказывает угнетающее действие на активность микробных дегидраз (ферментов). При больших дозах гамма-излучения погибает большинство возбудителей таких опасных заболеваний как тиф, полиомиелит и др.

3.6 Другие физические методы

К физико-химическим методам обеззараживания воды следует отнести использование с этой целью ионообменных смол. G.Gillissen (1960) показал способность анионообменных смол освобождать жидкость от бактерий группы соli. Возможна регенерация смолы. У нас Е.В.Штанников (1965) установил возможность очистки воды от вирусов ионообменными полимерами. По мнению автора этот эффект связан как с сорбцией вируса, так и с его денатурацией за счет кислотной или особенно щелочной реакции. В другой работе Штанникова указывается на возможность обеззараживания воды ионактивными полимерами, где находится токсин ботулизма. Обеззараживание происходит за счет окисления токсина и его сорбции.

Помимо указанных выше физических факторов изучалась возможность обеззараживания воды токами высокой частоты, магнитной обработкой.

Во многих случаях наиболее эффективным оказывается комплексное применение реагентных и безреагентных методов обеззараживания воды. Сочетание УФ-обеззараживания с последующим хлорированием малыми дозами обеспечивает как высочайшую степень очистки, так и отсутствие вторичного биозагрязнения воды. Так, обработкой воды бассейнов УФ-облучением в сочетании с хлорированием достигается не только высокая степень обеззараживания, снижение пороговой концентрации хлора в воде, но и, как следствие, существенная экономия средств на расходе хлора и улучшение обстановки в самом бассейне.

Аналогично распространяется использование озонирования, при котором уничтожается микрофлора и часть органических загрязнений, с последующим щадящим хлорированием, обеспечивающим отсутствие вторичного биозагрязнения воды. При этом резко сокращается образование токсичных хлорорганических веществ.

Поскольку все микроорганизмы характеризуются определенными размерами, пропуская воду через фильтрующую перегородку с размерами пор меньшими, чем микроорганизмы, можно полностью очистить от них воду. Так, фильтрующие элементы, имеющие размер пор менее 1 микрона, согласно действующим ТИ 10-5031536-73-10 на безалкогольную продукцию, считаются обеспложивающими, т. е. стерилизующими. Хотя при этом из воды удаляются только бактерии, но не вирусы. Для более «тонких» процессов, когда недопустимо присутствие любых микроорганизмов, например, в микроэлектронике, применяют фильтры с порами размером не более 0,1–0,2 мкм.

Заключение

Защита водных ресурсов от истощения и загрязнения и их рациональное использование для нужд народного хозяйства – одна из наиболее важных проблем, требующих безотлагательного решения.

Предприятия, осуществляющие забор воды из водоисточников, ее очистку, по уровню решаемых задач и обороту денежных средств занимают одно из ведущих мест в регионе. А стало быть эффективность использования материальных ресурсов в данной отрасли так или иначе сказывается на общем уровне благосостояния и здоровья людей, проживающих на данной территории. Рациональное, т.е. организованное с соблюдением санитарных правил и нормативов, питьевое водоснабжение помогает избегать различных эпидемий, кишечных инфекций. Химический состав питьевой воды также немаловажен для здоровья человека.

В современных условиях обеззараживание стало чуть ли не единственным обязательным процессом в многоступенчатой системе очистки воды питьевого водоснабжения. Коагулирование и фильтрование воды через песок освобождают ее от суспендированных примесей и частично снижают ее бактериальную загрязненность. Но только обеззараживанием воды можно на 98% очистить воду от патогенных (болезнетворных) микроорганизмов.

Постоянное совершенствование методов и средств, с помощью которых осуществляется дезинфекция, вызвано двумя факторами: развитием у микроорганизмов резистентности не только к антибиотикам, но и дезинфицирующим средствам, а также несовершенством используемых дезинфицирующих средств. Следует учитывать и то, что возможно и вторичное загрязнение уже подготовленной воды при транспортировке её по трубам распределительной сети.

В связи с этим поиск и внедрение наиболее рационального способа обеззараживания воды из проблемы актуальной переходит в раздел социально значимых.

Постоянное совершенствование дезинфицирующих средств приведёт к созданию новых, эффективных и безопасных соединений. Уже сейчас разрабатываются новые дезинфицирующие средства на основе таких традиционных групп химических соединений, как спирты, альдегиды, фенолы, перекиси, ПАВ и хлорсодержащие вещества. Кроме того, постоянно разрабатывается возможность их соединения для создания композитного дезинфицирующего средства.

Обеззараживание является заключительным этапом подготовки воды питьевой кондиции и должно обеспечивать эпидемиологическую безопасность населения.

Питьевая вода – это важнейший фактор здоровья и благополучия человека.

Мировой и отечественный опыт доказывает, что при использовании передовых технологий и оборудования качество воды (практически независимо от исходных ее характеристик) начинает соответствовать самым строгим нормативным требованиям. Это позволяет не только эффективно использовать естественные источники, но и успешно применять схемы рециркуляции. Такой подход, несомненно, поможет снизить антропогенную нагрузку с окружающей среды и сберечь ее для потомков.

Проблема обеззараживания воды стоит сегодня тем более остро, что качество ее в природных источниках неуклонно ухудшается. В государственном докладе «Вода питьевая» отмечено, что около 70 % рек и озер страны утратили свое качество как источники водоснабжения, а приблизительно 30 % подземных источников подверглись природному или антропогенному загрязнению. Около 22 % проб питьевой воды, отбираемых из водопроводов, не отвечают гигиеническим требованиям по санитарно-химическим нормам, а более 12 % – по микробиологическим показателям.

Список литературы

1. Водоснабжение. Проектирование систем и сооружений: В 3-х т. – Т. 2. Очистка и кондиционирование природных вод / Научно-методическое руководство и общая редактора докт. техн. наук, проф. Журбы М.Г. Вологда-Москва: ВоГТУ, 2001. – 324 с.

2. Мазаев В.Т., Корлёв А.А., Шлепнина Т.Г. Коммунальная гигиена / Под ред. В.Т. Мазаева. – 2-е изд., испр. и доп. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2005. – 304 с.

3. Яковлев С.В, Воронов Ю.В. Водоотведение и очистка сточных вод / Учебник для вузов: – М.: АСВ, 2002 – 704 с.

Что подразумевают под обеззараживанием питьевой воды? Под этим понимают ряд мероприятий, направленных на полное или частичное уничтожаются в воде вирусов, бактерий, способных вызвать множество инфекционных заболеваний.

Но при этом стоит понимать, что полное очищение воды от всех бактерий сделает ее непригодной для применения с пищей. Вот почему следует со всей внимательностью отнестись как к выбору конкретного метода обеззараживания, так и к проведению химико-биологического анализа пробы воды. Есть несколько методов воздействия на вредоносные микроорганизмы:

• Химические или реагентные;
• Физические или безреагентные;
• Комбинированные.

Микроорганизмы

Каждый из этих методов позволяет избавиться от любых вредоносных микроорганизмов определенным способом. К примеру, химические методы работают с помощью специальных коагулянтов-реагентов, которые добавляют в воду именно с целью обеззараживания. Это хлорирование, озонирование, применение гипохлорита натрия, серебра, кремния и многих других веществ, которые помогают либо избавиться от «вредителей», либо как минимум затормозить их размножение. Безреагентные методы — обеззараживание воды с применением физического безреагентного воздействия на жидкость. Это УФ-излучение, электроимпульсное обеззараживание и прочие подобные способы.

Комбинированные методы применяют с использованием как физического, так и химического воздействия попеременно. Такой подход к обеззараживанию максимально эффективен и, как правило, позволяет добиться не только полного обеззараживания жидкости, но и недопущения вторичного размножения бактерий и вирусов в воде. Кроме того, применение нескольких способов позволяет еще и очистить ее от иных загрязнителей.

Химическое обеззараживание воды

К ним относится обработка жидкости окислителями-коагулянтами: озоном, гипохлорит натрием, хлором и другими. В их числе и ионы тяжелых металлов. Чтобы достичь максимально стойкого эффекта обеззараживания таким методом, нужно максимально точно уметь определять дозу реагента, который будете вводить, и далее обеспечить необходимый промежуток времени для контакта воды с веществом.

Доза определяется расчетными методами, а также пробным обеззараживанием. Примечательно, что очень важно точно рассчитать дозу. Так как малая доза может не просто не подействовать, но еще и обеспечить быстрый рост количества бактерий в растворе. Примером такого эффекта можно считать озон, который в малых количествах убивает часть бактерий, образовывая особые соединения, которые пробуждают ранее спящие бактерии и создает идеальные условия для размножения.

Для того, чтобы обеспечить длительный эффект, дозу реагента рассчитывают, как правило, с избытком, который гарантированно уничтожит микроорганизмы в воде, а в период после обеззараживания воды не даст им размножиться.

Но избыток должен быть ровно такой, чтобы произошло обеззараживание, но при этом люди, потребляющие воду в качестве питья, не отравились, так как большая часть реагентов является довольно токсичной и может образовывать стойкие мутагенные и канцерогенные соединения.

• Хлорирование

Не смотря на наличие множества современных методов очистки и обеззараживания воды, в нашем государстве продолжают применять в водоснабженческой практике хлорирование. Объясняется это простотой в использовании, обслуживании, а также высокой эффективность и, конечно, дешевизной реагента. Важным плюсом в применении названного метода является в первую очередь его последействие. Даже при небольшом избытке хлора (например, в воде содержится около 0,5 мг/л остаточного хлора) рост микроорганизмов вторично не происходит.

Но есть в данном способе и свои минусы. Хлор при окислении обладает весьма высокой степенью мутагенности, токсичности, канцерогенности. Даже следующая за этим очистка воды при помощи активированного угля не удаляет полностью образованные в процессе хлорирования соединения. Они обладают довольно высокой стойкостью и сильно загрязняют питьевую воду. Затем, как результат, стоки ведут в реки, а далее токсичные вещества уходят вниз по течению. Поэтому пока ведется поиск реагентов, которые будут обладать хорошей способностью обеззараживать питьевую воду, неся при этом меньше «побочных эффектов» в процессе применения.

Пока самых положительных отзывов добилось применение диоксида хлора, у которого способность воздействовать на вирусы и бактерии гораздо выше, чем у простого хлора. У этого же реагента и степень загрязнения воды на порядок меньше. Правда, диоксид хлора достаточно дорогой и его нужно производить сразу же на месте применения. Кроме того, его перспективы не распространяются далее небольших установок с невысокой производительностью.

Пользуются при хлорировании хлором, хлорной известью и иными производными элемента. Помимо главной функции (имеется ввиду дезинфекция), хлор помогает следить также за запахом, вкусовыми качествами, предотвращает рост водорослей, поддерживает чистоту фильтров, удаляет марганец, железо, разрушает сероводород, обесцвечивает и т.д.

Риск применения хлора в большей мере связывают с образованием тригалометанов. Производные метана в любой форме обладают сильно выраженным канцерогенным воздействием на человеческий организм, способствуя тем самым росту раковых клеток. Примечательно, что кипячение хлорированной воды, что многие считают выходом из сложившейся ситуации, только усугубляет ситуацию, так как под влиянием высоких температур происходит образование в хлорированной воде очень сильного яда под названием диоксин.

Исследования показывают, что хлор и иные его производные вызывают болезни ЖКТ, печени, сердечно-сосудистой системы, а также гипертонию, атеросклероз, разные виды аллергии, воздействует на кожу, волосы. Хлор разрушает белок в организме.

Многие считают, чтобы образовывалось после хлорирования как можно меньше вредных соединений, следует предварительно очистить от разнообразных примесей воду, так как соединения образовываются из-за взаимодействия хлора с растворенными в жидкости органическими веществами.

• Озонирование

Озонирование жидкости позволяет разлагать частицы озона в растворе, образовывая при этом атомарный кислород. Он позволяет разрушить ферментную систему микробной клетки и окислить часть соединений, которые могут придавать воде довольно навязчивый неприятный запах. Данный способ требует точности расчетов, так как при избытке озона в воде может появиться неприятный запах. Кроме того, чересчур большое количество озона может ускорить процесс коррозии металла. Отражается это не только на системе водопровода, но и на бытовой технике и посуде, которая контактирует с этой водой.

С точки зрения гигиены это самый лучший химический метод, который может обеспечить максимально быстрое и, что крайне важно, безопасное для человека и окружающего мира обеззараживание воды без последующего образования канцерогенных, высокотоксичных соединений. Но такой способ требует внушительного расхода электроэнергии, эксплуатации сложной аппаратуры, высококвалифицированного обслуживания. А потому этот способ максимально эффективно работает в основном в системах централизованного водоснабжения. Стоит упомянуть, что он довольно дорогой в применении.

Сам газ довольно опасен в процессе производства, токсичен и даже взрывоопасен. Многие фирмы предлагают стационарные установки для коттеджей, но стоит понимать, что без квалифицированного обслуживания и систем контроля такие аппараты могут отравить воздух и воду и как результат -владельцев. Также всегда существует риск возникновения взрывоопасной ситуации на подобной установке.

По некоторым данным после проведения озонирования может произойти вторичный рост числа бактерий. Связано это с тем, что после такой обработки воды начинается разложение фенольных групп гуминовых веществ. А они способствуют активации других микроорганизмов, которые до обработки находились в «спящем» состоянии. А потому 100% высокого качества очистки от озона ждать не приходится. Но, не в пример хлору, озон относится по опасности к первой категории. Также из-за влияния озона на металлы (коррозия) прежде чем обработанную воду пускать по трубам, необходимо выждать период распада озона. Исключением может послужить транспортировка только что обработанной воды из некоторых видов пластмассы, бетона, асбестоцемента и других подобных материалов.

• Полимерные реагенты/антисептики

Отдельный реагентный способ очистки воды – это обеззараживание полимерными реагентами, которые относятся к классу полимерных антисептиков. Самым известным представителем данного класса является Биопаг. Если сравнивать с хлором и озоном, то этот препарат не наносит вреда здоровью, не оказывает местное раздражающее действие на слизистые поверхности и кожу, а также не вызывает аллергических реакций. Также среди преимуществ: отсутствие запаха, цвета, вкуса у воды по завершении процесса очищения, отсутствие коррозийного влияния на металлы и вреда для купальных костюмов. Применение подобных антисептиков крайне простое, но не смотря на это они обладают долговременным эффектом дезинфекции. Этот вид обеззараживания воды используется наиболее часто в общественных бассейнах.

• Иные реагенты

Также в реагентных методах применяют разнообразные соединения тяжелых металлов, йод, бром и т.п. Но они требуют определенных знаний при применении и точности расчетов. С другой стороны, дезинфекцию питьевой воды с их помощью проводят гораздо эффективнее и качественнее. Обеззараживание при помощи ионов тяжелых металлов зачастую выделяют в отдельный метод — олигодинамическое обеззараживание воды. Чаще всего используются ионы благородных металлов. Яркий пример – серебро. Но нужно понимать, что оно не убирает из воды, а лишь сдерживает на время действия рост бактерий. Кроме того, для этого метода нужно определенное количество указанного вещества. Серебро быстро накапливается в организме, а вот выводится очень тяжело и медленно.

К другим реагентам, которые не применяются повсеместно, можно отнести сильные окислители, как, например, гипохлорит натрия. Применяют конкретно этот реагент в тех случаях, когда показатели воды довольно нестабильны и часто меняются. Показанием к применению может стать наличие в жидкости планктона, органических веществ, которые влияют на степень цветности воды. Использование гипохлорида натрия, который получают путем проведения электролиза 2-4% растворов хлорида натрия (это простая поваренная соль) или минерализованных вод, считают одним из наиболее перспективных и безопасных для человека и окружающей среды способов очистки воды. По своему химико-бактерицидному действию гидрохлорид натрия идентичен растворенному хлору, но при этом обладает длительным действием и в большей мере безопасен для здоровья. Также он более безопасен и для окружающей среды.

Из недостатков следует выделить: повышенное потребление реагента из-за низкой степени его конверсии. Остальная часть остается в воде «баластом», повышая солесодержание в растворе. Снижение количества соли после обеззараживания зачастую требует гораздо большего количества затрачиваемой электроэнергии и расхода анодного материала. А это уже намного дороже хлорирования.

Физическое обеззараживание воды

К физическим относят те способы, которые осуществляют воздействие на жидкость УФ-лучами, ультразвуком и иными процессами. Сперва проводится предварительная очистка: воду подвергают фильтрации и коагуляции. Это помогает удалить взвешенные частицы, внушительную часть находящихся в жидкости микроорганизмов, яйца гельминтов.

Во время применения ультрафиолетового излучения нужно подводить к имеющемуся объему воды определенное количество энергии. Высчитывают ее количество так: мощность излучения, которую умножают на время контакта. При этом следует определить зараженность биоорганизмами воды. В данном случае высчитывают число микроорганизмов на 1 мл жидкости. Также определяют в воде наличие индикаторных бактерий, которых относят к группе кишечной палочки (в сокращении БГКП). Е. coly – основной ее представитель – определяется довольно просто.

Вообще следует знать, что БГКП присутствуют в воде, которая загрязнена фекалиями. Эти организмы обладают максимально высокой сопротивляемостью к процессам обеззараживания. E.coly является самой безвредной из группы и помогает определить бактериальное загрязнение воды. Согласно СанПиН 2.1.4.1074-01, общее число бактерий не должно превышать 50 на 100 мл колифомных бактерий.

Но данная норма не всегда может коррелироваться с обеззараживанием воды от вирусов. Так, например, ультрафиолетовое излучение и хлор в отдельности обеспечивают разные уровни очистки и обеззараживания воды по коли-индексу. Таким образом, УФ-лучи лучше воздействуют на биоорганизмы, чем хлор. А вот озон будет примерно по результатам очистки равен УФ-лучам.

• Очистка воды УФ-лучами

УФ-лучи могут воздействовать на клеточный обмен, на ферментные системы клеток бактерий. Они уничтожают вегетативные и, что достаточно важно, споровые бактерии, которые уничтожить достаточно тяжело. Органолептические свойства воды при этом не меняются. Подобный вид обработки не можетвлиять на образование токсических веществ, а потому и верхнего порога дозы тоже нет. Соответственно, увеличивая дозу УФ-излучения, вы вполне сможете добиться самых лучших результатов очистки и обеззараживания воды. Но есть у этого способа и недостаток – полное отсутствие последействия. Еще такие процессы требуют от заказчика капитальных вложений в сферу: гораздо больших, чем при хлорировании, но ощутимо меньших, чем при озонирование. Потому для индивидуального пользования такие установки будут самым лучшим вариантом, так как меньшие аппараты будут по себестоимости выходить примерно на уровне хлорирования, только со всеми вытекающими плюсами данного вида обеззараживания воды.

Снизить эффективность такой установки может чаще всего один фактор: загрязнение кварцевых ламп минеральными отложениями солей, которые в своей основе имеют минерально-органический состав. Решается данный вопрос просто – либо добавляют пищевые кислоты в воду (уксус отлично справляется с подобной проблемой), циркулирующие через установку, либо проводят механическое очищение поверхности ламп.

Обеззараживание УФ-излучением проводят только после предварительной очистки воды, так как имеющиеся в воде загрязнения могут просто свести весь процесс на нет, экранизируя УФ-лучи. Наиболее оптимальная длина волн – 200-295 нм. Максимально результативной является «золотая середина» — 260 нм. Этот уровень излучения активно разрушает цитоплазму клеток, влияя на белковые коллоиды.

Ультрафиолетовое излучение без преувеличений на сегодня самый эффективный метод обеззараживания воды. Данное средство относится к невидимой коротковолновой части спектра. Срок службы УФ-лампы составляет в среднем несколько тысяч часов.

• Обеззараживание ультразвуком

Обеззараживание воды с применением ультразвукового оборудования основывается на способности определенных звуковых частот вызывать кавитацию, т.е. образовывать пустоты, которые создают большую разницу в давлении. Подобный диссонанс ведет к разрыву клеточных оболочек и последующей гибели клетки бактерии. Зависит уровень бактерицидного действия от интенсивности колебаний звука. Но данные установки требуют определенного оборудования, квалифицированного обслуживания, также они довольно дорогостоящие.

Ультразвук производится генератором – магнитострикционным или пьезоэлектрическим. Чтобы обеззараживание проводилось максимально эффективно, создается частота звука в 48 тысяч Гц. Говоря об эффективности ультразвука, стоит упомянуть такой факт: частота в 20 тысяч Гц позволяет резать металлы и даже обрабатывать алмазы. Но при низкой частоте ультразвук может спровоцировать рост числа бактерий в воде. А потому знание протекающих процессов и обслуживания недешевой аппаратуры у пользователя подобной установки должно быть обязательно.

• Кипячение

Но самым популярным и распространенным в народе физическим способом останется еще на очень длительное время кипячение воды, которое дает максимально высокие результаты: уничтожаются практически все вредоносные бактерии, бактериофаги, вирусы, антибиотики и многие другие биологические объекты. Также устраняются растворенные в жидкости газы и заметно уменьшается pH (жесткость) воды. Вкусовые качества воды не подвергаются сильному изменению.

Карикатура на методы очистки воды

Для многих случаев самыми эффективными станут именно комплексные подходы к обеззараживанию воды. Здесь имеется ввиду применение безреагентных и реагентных методов. Примером может стать УФ-обеззараживание и последующее хлорирование. Таким образом, не только устраняются вредоносные микроорганизмы, но и будет гарантированно отсутствие вторичного биозазаражения. Примечательно, что такой комбинированный подход позволит не только уничтожить в воде микроорганизмы, но и снизить содержание реагентов. Это позволит не только сэкономить средства на реагентах, но и в целом улучшить состояние самой воды.

Также часто применяется озонирование с последующим проведением хлорирования. Благодаря этому вторичное биозаражение произойти в принципе не должно. Также резко снижается после процедуры образование в воде токсичных хлорсодержащих соединений.

Стоит упомянуть такой способ обеззараживания и очистки воды, как фильтрование. Но в данном случае полная очистка будет возможна лишь тогда, когда у фильтрующих элементов ячейки по размерам будут меньше, чем фильтруемые микроорганизмы, а это приблизительно 1 микрон. Но даже в этом случае из воды таким образом можно удалить лишь бактерии. Вирусы, как известно, обладают гораздо меньшими габаритами. Для таких случаев применяют фильтры с порами в 0,1-0,2 мкм.

Сейчас постепенно набирает популярность новая система фильтрации под названием «Пурифайер». По заявлениям производителей такая очистка воды довольно эффективна, так как в аппарате используются несколько систем обеззараживания воды. Наиболее распространенными пурифайерами являются те, которые используют максимально эффективную систему фильтрации.

Представляет собой данный агрегат очиститель и нагреватель воды с последующей поставкой. Отдельные модели могут не только нагревать воду до 95 градусов, но и охлаждать до 4 градусов. Подключают установку к трубам с холодным водоснабжением с помощью специальной пластиковой трубки, которую укладывают под навесной потолок, плинтус или кабель-канал.

Этот аппарат рассчитан на офисы или для домашнего пользования. Изготовитель также заявляет, что полученная таким образом вода будет обходиться гораздо дешевле, чем бутилированная. Данный факт подтвердить или опровергнуть сложно, так как статистика применения пока еще на отечественных просторах не была озвучена.

Новые способы обеззараживания воды

Последнее время появляются более «молодые» способы очистки и обеззараживания воды: электроимпульсный и электрохимический. Самыми яркими отечественными представителями данной техники являются «Сапфир», «Изумруд», «Аквамарин». Они работают с помощью диафрагменного электрохимического реактора, через который пропускают воду. Реактор разделен металлокерамической мембраной со способностью проводить ультрафильтрафию на анодную и катодную области. Когда в катодные и анодные камеры подают ток, то в них начинают образовываться кислый и щелочной растворы, а далее – электролитическое образование (которое еще называют активным хлором). В подобной среде довольно быстро гибнут почти все вредоносные микроорганизмы, а также происходит разрушение некоторых соединений, которые растворены в воде.

Производительность такого аппарата зависит в целом от конструкции проточного элемента и определенного количества элементов. Также могут использоваться в отдельных агрегатах анолиты и католиты. Их чаще всего применяют в медицинской сфере. Но стоит понимать, что вода лишь обеззараживается и очищается. Заявления изготовителей о том, что полученный раствор становится чудодейственным и целительным из-за изменения структуры – лишь рекламный ход. Этот метод назван ЭХА-технологией.

Электроимпульсное воздействие подразумевает под собой электрический заряд в воде, из-за чего возникает определенная степень ударной волны сверхвысокого давления, затем световое излучение и, как результат – образование озона, который, как мы уже узнали ранее, крайне губителен для микроорганизмов и биологических объектов в воде в целом. Такой способ обеззараживания жидкости при правильном обслуживании устройства и проведении всех процедур поможет сделать воду максимально чистой, а благодаря образовавшемуся озону – некоторые элементы-загрязнители будут устранены из обеззараживаемой жидкости.

Но перечисленные выше новые способы воздействия на микроорганизмы в бытовых условиях не могут применяться ввиду сложности протекающих процессов и необходимых знаниях, которые нужно будет применять на практике. Кроме того такое оборудование потребует основательных капиталовложений.

Стоит упомянуть, что изначально санитарными нормами не подразумевается полное уничтожение всех вредоносных микроорганизмов, которые находятся в воде. Целью обеззараживания на самом деле стало удаление или инактивация самых опасных для здоровья человека бактерий, вирусов и иных биологических элементов, так как полностью стерильная вода может нанести вред здоровью человека.

Учитывая необходимость очищения воды в первую очередь для здоровья человека, стоит выбирать самые оптимальные варианты дезинфекции. Но прежде чем предпринимать те или иные решения, необходимо определить уровень загрязнения воды не только биологическими и минеральными соединениями, но и микроорганизмами. Правильное выявление причин поможет подобрать максимально верный вариант.

В сутки человек потребляет около 2-3 литров воды – и это только для питья, не считая бытовых нужд. И само собой, что столь важная для нашего организма жидкость обязательно должна быть безопасной и безвредной – то есть в ней не должно быть вирусов и бактерий, способных навредить человеку.

Причем средства для обеззараживания воды актуальны не только для туристов, которым они необходимы в походных условиях – применять подобные методы следует и для своего дома. Ведь вода, поступающая из источника (скважины или колодца), вряд ли является идеально чистой, а значит – требует очистки.

1 Список примесей, которые могут содержаться в воде

Даже кристально чистая и прозрачная вода может содержать огромное количество микроорганизмов и примесей, невидимых человеческому взгляду . Конечно, не все они вредят нашему организму. В частности он не переносит:

1. Большого содержания марганца.
2. Большого содержания железа (от 2-3 мг/л, однако неприятный вкус появляется уже при концентрации в 0.3 мг/л).
3. Наличия тяжелых металлов – мышьяка, меди, свинца, ртути и так далее. Причем даже в небольшом количестве они вредны – поскольку аккумулируются в организме.
4. Наличия азотных соединений (продукты жизнедеятельности животных или человека, гниющие растения или трупы животных).
5. Наличия натрия в больших количествах. Повышенное содержание натрия существенно портит вкус воды.
6. Бактерии, относящиеся к группе кишечных палочек.

Помимо вышеупомянутых примесей в воде может содержаться кальций и магний. Для организма они не несут серьезной опасности, однако при большой концентрации их наличие приводит к появлению накипи – а значит, вредит оборудованию .

2 Походные способы обеззараживания

Очень часто способы обеззараживания воды интересуют туристов и любителей долгих походов. В таких случаях путешественники обычно берут с собой небольшой запас питьевой воды, и пополняют его из естественных водоемов.

Это, конечно, интересно и увлекательно, однако пить воду из озера или реки, предварительно не побеспокоившись об ее очистке – не слишком хорошая затея.

В первую очередь – по той причине, что в ней могут содержаться вышеупомянутые азотные соединения (гниющие растения, трупы или продукты жизнедеятельности животных), которые весьма и весьма опасны для организма, и могут привести к серьезному отравлению.

3 Очистка с помощью ультрафиолета

Методы для очистки воды в стационарных условиях куда более многообразны. Одно из таких средств – это . В этом случае нейтрализация микробиологических примесей происходит посредством излучения.

Такое средство для обеззараживания воды применяется как в коттеджах, так и в лабораториях, больницах, гостиницах, в промышленности – лампа может использоваться практически везде.

Преимущество такого способа заключается в том, что лампа с высокой вероятностью нейтрализует множество наиболее опасных для организма человека бактерий:

• кишечные палочки;
• гепатиты;
• грипп;
• сальмонелла;
• дизентерия;
• холера.

Вышеупомянутые бациллы не переносят излучения с дозировкой менее 10 мДж/см². При этом лампа может обеспечивать куда больший предел – от 30 мДж/см².

Установка водоподготовки, основой которой является лампа, работает следующим образом: вода попадает в реакционную камеру через нижний отсек корпуса. Проходя возле источника излучения (собственно – сама лампа) и устремляется вверх – к выходному отверстию.

Все – больше никаких других действий не требуется, то есть все предельно просто и быстро. Такой аппарат для обеззараживания воды хорош тем, что не создает вреда организму человека и не создает резкого запаха или привкуса (в отличие от того же хлора).

Да и стоит лампа также не слишком дорого – компактная установка такого типа может стоять даже на даче.

Лампа обладает еще одним преимуществом – установка такого типа можно без проблем монтировать и самостоятельно, не прибегая к услугам специалистов.

Что касается срока службы – в среднем лампа рассчитана на 3-4 тысячи часов работы.

4 Очистка с помощью ультразвука

Бактерицидная установка, нейтрализующая вредоносные микроорганизмы ультразвуком – скорее промышленный, а не бытовой способ. Принцип его основывается на создании ультразвуковых волн (создаваемых специальным генератором), которые приводят к разрыву оболочки клетки – а значит, и ее гибели. Для максимальной эффективности такого способа частота звука должна быть около 48 тысяч Гц.

Одним из примеров устройств, очищающих жидкость ультразвуком, является аппарат для обеззараживания воды «Лазурь». Это – современная бактерицидная установка, которая используется в промышленности и для крупномасштабной водоподготовки. Она способна обеспечить практически полную нейтрализацию любых бактерий, переводя их в нейтральные соединения.

Совместно с ультразвуком (создаваемым генератором), установка «Лазурь» производит еще и ультрафиолетовую очистку – компонуя методы и повышая эффективность результата. Процедура производится одновременно – внутри корпуса работает и лампа, и ультразвуковая установка.

5 Химические способы очистки

– самый распространенный вариант очистки любого количества воды. Он, к примеру, применяется для бассейнов, для обработки воды горводоканалами, станциями водоподготовки.

Сам способ предельно прост: в воду просто дозируется действующий реагент, который нейтрализует микробы и бактерии. В качестве активного вещества используются следующие вариации:

1. Бактерицидная очистка хлором.
2. Очистка гипохлоритом натрия.
3. Применение хлорной извести.

Как вариант – могут применяться и другие соединения хлора. Наиболее популярным из вариантов является очистка гипохлоритом натрия – «жидким хлором».

Дозировка гипохлорита натрия в воду является дешевым, но не самым удачным решением:

• низкая эффективность;
• большое остаточное содержание гипохлорита натрия в воде – что вредно для организма.

Получается замкнутый круг: слишком большое количество гипохлорита натрия – невозможно, поскольку воду попросту нельзя будет пить. А слишком малое – снижает эффективность водоподготовки.

Проблема обычно решается комплексным методом – помимо гипохлорита натрия, вода очищается дополнительно любым из других способов. Это может быть как любой из упоминаемых выше, так и другой вариант – очистка воды от самого хлора.

Так можно использовать гипохлорит натрия в больших концентрациях – излишки затем фильтруются, сводя содержание вещества до безопасной отметки.

5.1 Походные способы обеззараживания воды (видео)