АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Оценка качества питьевой воды по микробиологическим и радиационным показателям ее безопасности

Безопасность питьевой воды в эпидемическом отношении определяется ее соответствием нормативам по микробиологическим и паразитологическим показателям

Радиационная безопасность питьевой воды определяется ее соответствием по показателям общей альфа- и бетта- активности

Вода местных источников водоснабжения. СанПиН 2.1.4.1.1175-02 «Гигиенические требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения».

Способы и методы улучшения качества воды, общая характеристика. Очистка воды коагулянтами, методика подбора их дозы. Основные способы обеззараживания воды (химические, физические) и их сравнительная гигиеническая характеристика.

К методам улучшения качества воды (водоподготовки) относятся: основные (осветление — удаление из воды взвешенных веществ, обесцвечивание — удаление окрашенных коллоидов или растворенных веществ, обеззараживание — уничтожение вегетативных форм патогенных микроорганизмов) и специальные (опреснение, дефторирование, смягчение, фторирование, обезжелеивание, детоксикация, дезодорация, дезактивация).

Осветление и обесцвечивание воды достигается в зависимости от начальных показателей мутности и цветности естественным отстаиванием и фильтрацией на медленных фильтрах или коагуляцией, отстаиванием и фильтрацией на скорых фильтрах.

Отстаивание воды. Суть отстаивания состоит в том, что в стоячей или в медленно текущей воде взвешенные вещества, относительная плотность кото­рых выше, чем воды, выпадают под действием силы тяжести и оседают на дно. Отстаивание происходит и в источниках водоснабжения, и в ковшах. Кроме того, на водопроводных станциях для осаждения взвешенных веществ приме­няют специальные сооружения — отстойники. Однако естественный процесс отстаивания происходит медленно и эффективность осветления и обесцвечивания при этом низкая. Нахождение взвешенных веществ в толще воды во взвешанном состоянии и выпадение их в осадок зависит от: 1) скорости течения; 2) относительной плотности и диаметра частиц. Чем медленнее течет вода и чем тяжелее частицы, тем быстрее и полнее они оседают на дно. Осаждением удается удалить из воды грубодисперсные примеси (частицы размером более 100 мкм). Природный способ осаждения взвеси не удовлетворяет современным требованиям очистки воды на водопроводах. Его основные недостатки — низкая скорость осаждения и необходимость в увеличении объема отстойника для продления процесса осаждения. Кроме того, наиболее мелкие взвешенные частицы не успевают осесть, а коллоидные частицы размером 0,001—0,1 мкм не выделяются вообще. Поэтому для повышения эффективности осветления и обесцвечивания проводят предварительную коагуляцию воды.

Коагуляцией воды называют процесс укрупнения коллоидных и диспергированных частиц, происходящий вследствие их слипания под действием сил молекулярного притяжения. Коагуляция завершается образованием видимых невооруженным глазом агрегатов — хлопьев и отделением их от жидкой среды. Различают два типа коагуляции: коагуляцию в свободном объеме (происходит в камерах реакции или хлопьеобразования) и контактную (в толще зернистой загрузки контактных осветлителей и контактных фильтров или же в массе взвешенного осадка отстойников-осветлителей). Коагуляция происходит с участием химических реагентов — коагулянтов (солей алюминия и железа): алюминия сульфата — A12(S04)3 • 18Н20; алюми­ния оксихлорида — [А12(ОН)5]С1 • 6Н20; натрия алюмината — NaA102; железа сульфата — FeS04 • 7Н20; железа хлорида — FeCl3 • 6Н20 и др. Кроме алюмо-и железосодержащих, используют комбинированные коагулянты, которые содержат соли (сульфаты или хлориды) одновременно обоих металлов. Наиболее часто на хозяйственно-питьевых водопроводах в качестве коагулянта применяют неочищенный алюминия сульфат, который содержит 33% безводного алюминия сульфата и до 23% нерастворимых примесей. В настоящее время промышленность выпускает также и очищенный алюминия сульфат, который содержит не более 1% нерастворимых примесей. При добавлении к воде алюминия сульфат (сернокислый глинозем) вступает в реакцию с кальция и магния гидрокарбонатами, которые всегда содержатся в природной воде и обусловливают ее устранимую жесткость и щелочность

Основным для процесса коагуляции является образование алюминия гидроксида. А1(ОН)3 образует в воде коллоидный раствор, который придает ей опалесценцию и быстро коагулирует, образуя хлопья во всей толще воды. Они имеют заряд, противоположный заряду коллоидных частиц гуминовых веществ, которые содержатся в природной воде. Благодаря этому коллоидные частицы коагулянта нейтрализуют заряд коллоидных гуминовых частиц воды. Они устраняют взаимное отталкивание, нарушают кинетическое равновесие коллоидного раствора. Частички становятся неспособными к диффузии, объединяются (агломерируются) и выпадают в осадок. Хлопья же самого коагулянта адсорбируют коллоидные и мелкие взвешенные частицы и выпадают на дно, механически захватывая с собой крупную взвесь. Вследствие процесса коагуляции не только повышается скорость и эффективность осаждения взвеси, но и значительно уменьшается природная цветность воды, обусловленная наличием в ней гуминовых соединений. Обесцвечивание, которого невозможно добиться другими способами очистки, происходит вследствие адсорбции гуминовых веществ на поверхности хлопьев коагулянта и дальнейшего выпадения в осадок. Уменьшение количества взвеси способствует также значительному уменьшению количества бактерий и вирусов, содержащихся в воде.
Коагуляция происходит эффективно при условии, если концентрация гид­рокарбонат-ионов в воде будет хотя бы эквивалентна количеству алюминия сульфата, который добавляется. В противном случае гидролиз не происходит, алюминия гидрооксид не образует коллоидного раствора и не коагулирует. Каждый градус щелочности воды соответствует содержанию в ней 10 мг/л СаО и делает возможной реакцию с 20 мг/л безводного алюминия сульфата или приблизительно с 40 мг/л товарного коагулянта — A12(S04)3 • 18Н20. Для осуществления реакции необходим некоторый избыток щелочности (2°). Природная щелочность воды большинства рек достаточна для обеспечения коагуляции даже высокими дозами алюминия сульфата. Однако иногда реки болотного, озерного или ледникового происхождения не имеют необходимого резерва природной щелочности. Кроме того, щелочность воды в реках может резко снижаться весной вследствие попадания большого количества талых вод. В таких случаях воду приходится искусственно подщелачивать, для чего одновременно с коагулянтом добавляют гашеную известь — Са(ОН)2 из расчета, чтобы 1° жесткости соответствовал 10 мг/л СаО

Максимальную дозу коагулянта, которую можно добавить к природной воде без искусственного подщелачивания, рассчитывают по формуле: где Dmax — максимальная доза коагулянта (мг/л), А — щелочность воды (мг-экв/л), 0,5 — желательный избыток щелочности, обеспечивающий полноту реакции коагуляции (мг-экв/л), 0,0052 — коэффициент эквивалентности. На процесс коагуляции влияет не только щелочность воды, но и активная реакция (оптимальное значение pH 5,5—6,5), температура, наличие гуминовых веществ, количество грубой взвеси, частицы которой служат своеобразными "ядрами коагуляции", интенсивность перемешивания и пр. По этой причине теоретический расчет для определения оптимальной дозы коагулянта является недостаточным. На водопроводах экспериментально определяют условия, при которых коагуляция будет происходить наилучшим образом. Обычно оптимальная доза алюминия сульфата для речной воды колеблется в пределах 30—200 мг/л. Эта доза изменяется в зависимости от сезонных колебаний мутности воды в реке или эпизодически под влиянием ливневых стоков.

Ориентировочно оптимальную дозу коагулянта можно определить по фор­муле:

Дк=4л/К,

где DK — максимальная доза коагулянта (мг/л), К — цветность воды (градусы).

Для ускорения коагуляции и интенсификации работы очистных сооружений применяют флокулянти — высокомолекулярные синтетические соединения. Различают флокулянты анионного (полиакриламид, К-4, К-6, активированная кремневая кислота) и катионного (ВА-2) типа. Перед применением флокулянтов анионного типа следует обработать воду коагулянтом, чего не требуется при использовании катионных флокулянтов. Флокулянты ускоряют процесс коагуляции, нисходящее движение воды в осветлителях со взвешенным осадком, уменьшают длительность пребывания воды в отстойниках за счет повышения скорости осаждения хлопьев, ускоряют фильтрацию и увеличивают продолжительность фильтроцикла1. К использованию в практике водоснабжения допускаются только флокулянты, которые прошли гигиеническую апробацию, имеют научно обоснованные ПДК и включены в список веществ, разрешенных для использования при водоподготовке. С осторожностью следует использовать высокомолекулярные флокулянты группы полиакриламидов, при производстве которых происходит полимеризация мономера акриламида. Его остатки, не вступающие в реакцию в ходе синтеза, обычно невелики (0,1—0,05%). Однако акриламид относится к генотоксическим канцерогенам (группа 2Б по классификации МАИР) и по рекомендациям ВОЗ его ПДК в воде должна составлять 0,0005 мг/л.
Фильтрация является следующим (после коагуляции и отстаивания) техническим приемом освобождения воды от взвешенных веществ, не задержанных на предыдущих этапах обработки (преимущественно это тонкодисперсная суспензия минеральных соединений). Сущность фильтрации состоит в том, что воду пропускают через мелкопористый материал, чаще всего — через песок с определенным размером частиц. Фильтруясь, вода оставляет на поверхности и в глубине фильтров взвешенные вещества. Фильтры классифицируют с учетом разных характеристик: в зависимости от гидравлических условий работы — открытые (ненапорные) и напорные; по виду фильтрующей основы — сетчатые (микрофильтры, микросита), каркасные, или намывные (диатомитовые), зернистые (песчаные, антрацитовые и т. п.);

по величине фильтрующего материала — мелкозернистые (0,2—0,4 мм), сред-незернистые (0,4—0,8 мм), крупнозернистые (0,8—1,5 мм); и по скорости фильтрования — медленные (0,1—0,2 м/ч) и скорые (5—12 м/ч); по направлению фильтрующего потока — одно- и двухпоточные, и по количеству фильтрующих слоев — одно-, двух-, трех-, многослойные.

После коагуляции, отстаивания и фильтрации вода становится прозрачной, бесцветной, очищенной от яиц гельминтов и микроорганизмов на 70—98%.

Обеззараживание питьевой воды служит для создания надежного барьера на пути передачи водным путем возбудителей инфекционных болезней. Методы обеззараживания воды направлены на уничтожение патогенных и условно-патогенных микроорганизмов, чем обеспечивается эпидемическая безопасность воды. Воду обеззараживают на конечном этапе очистки после осветления и обесцвечивания перед поступлением в резервуары чистой воды, которые одновременно выполняют функции контактных камер. Для обеззараживания воды применяют реагентные (химические) и безреагентные (физические) методы. Реагентные методы основаны на введении в воду сильных окислителей (хлорирование, озонирование, манганирование, обработка воды йодом), ионов тяжелых металлов и ионов серебра. К безреагентным относятся термическая об­работка, ультрафиолетовое облучение, обработка ультразвуком, у-облучение, обработка током сверхвысокой частоты. Метод выбирают в зависимости от количества и качества исходной воды, методов ее предварительной очистки, требований к надежности обеззараживания, с учетом технико-экономических показателей, условий поставки реагентов, наличия транспорта, возможности автоматизации процесса.

Обеззараживание воды хлором и его соединениями. На сегодняшний день наиболее распространенным методом обеззараживания воды на водопроводных станциях остается хлорирование. Среди хлорсодержащих соединений, учитывая определенные гигиенические и технические преимущества, чаще всего используют жидкий хлор. Возможно также применение хлорной извести, кальция и натрия гипохлорита, хлора диоксида, хлораминов и др.

Хлорирование воды гипохлоритами (солями хлорноватистой кислоты) проводят на водопроводных станциях низкой мощности. Гипохлориты также используют для длительного обеззараживания воды в шахтных колодцах при помощи керамических патронов, для обеззараживания воды в полевых условиях, в том числе с использованием тканево-угольных фильтров и др. Для дезинфекции питьевой воды используют кальция гипохлорит Са(ОС1)2. В процессе его растворения в воде происходит гидролиз с образованием хлорноватистой кислоты и дальнейшей ее диссоциацией:

Вместе с чистым гипохлоритом для обеззараживания воды используют смесь кальция гипохлорита с другими солями (NaCl, СаС12). Такие смеси содержат до 60—75% чистого гипохлорита. На станциях с расходом активного хлора до 50 кг/сут можно использовать для обеззараживания воды натрия гипохлорит (NaCIO • 5Н20)

Обеззараживание воды хлорной известью применяют на малых водопроводных станциях (производительностью до 3000 м3/сут), предварительно приготовив раствор. Хлорной известью также заполняют керамические патроны для обеззараживания воды в шахтных колодцах или на локальных водопроводах.

Хлорная известь — белый порошок с резким запахом хлора и сильными окисляющими свойствами. Это смесь кальция гипохлорита и кальция хлорида. Получают хлорную известь из известняков. Кальция карбонат при температуре 700 °С распадается с образованием негашеной извести (кальция оксид), которая после взаимодействия с водой превращается в гашеную известь (кальция гидроксид). При взаимодействии хлора с гашеной известью образуется хлорная известь:
Технический продукт содержит не более 35% активного хлора. В процессе хранении хлорная известь частично разлагается. То же происходит с кальция гипохлоритом. Свет, влажность и высокая температура ускоряют потерю активного хлора. Хлорная известь теряет приблизительно 3—4% активного хлора в месяц вследствие реакций гидролиза и разложения на свету. Во влажном помещении хлорная известь разлагается, образуя хлорноватистую кислоту.

Поэтому перед использованием хлорной извести и кальция гипохлорита проверяют их активность — выраженное в процентах содержание активного хлора в хлорсодержащем препарате. Бактерицидным действием хлорная известь, так же, как и гипохлориты, обязана группе (ОСГ), которая в водной среде образует хлорноватистую кислоту:

Взаимодействие хлора с компонентами воды — сложный и многостадийный процесс. Небольшие дозы хлора полностью связываются органическими веществами, неорганическими восстановителями, взвешенными частицами, гуминовыми веществами и микроорганизмами воды. Для надежного обеззараживающего эффекта воды после ее хлорирования необходимо определять остаточные концентрации свободного или связанного активного хлора.

Количество хлора, поглощенное примесями воды (органическими веществами, неорганическими восстановителями, взвешенными частицами, гуминовыми веществами и микроорганизмами), называется хлорпоглощаемостью воды (отрезок I на кривой). Поскольку природные воды имеют различный состав, то и величина хлорпоглощаемости у них неодинакова. Таким образом, хлорпоглощаемость — это количество активного хлора, которое поглощается взвешенными частицами и расходуется на окисление бактерий, органических и неорганических соединений, содержащихся в 1 л воды. Рассчитывать на успешное обеззараживание воды можно лишь при наличии некоторого избытка хлора по отношению к количеству, которое поглощается бактериями и различными соединениями, содержащимися в воде. Эффективной является доза активного хлора, равная суммарному количеству поглощенного и остаточного хлора. С присутствием в воде остаточного хлора (или, как его еще называют, избыточного) связано представление об эффективности обеззараживания воды.

При хлорировании воды жидким хлором, кальция и натрия гипохлоритами, хлорной известью 30-минутный контакт обеспечивает надежный обеззараживающий эффект при концентрации остаточного хлора не меньше 0,3 мг/л.

Но при хлорировании с преаммонизацией контакт должен быть на протяжении 1—2 ч, а эффективность обеззараживания будет гарантированной при наличии остаточного связанного хлора в концентрации не менее 0,8 мг/л. Хлор и хлорсодержащие соединения в значительной мере влияют на органолептические свойства питьевой воды (запах, привкус), а в определенных концентрациях раздражают слизистые оболочки ротовой полости и желудка. Предельная концентрация остаточного хлора, при которой питьевая вода не приобретает хлорного запаха и привкуса, установлена для свободного хлора на уровне 0,5 мг/л, а для связанного — 1,2 мг/л. По токсикологическим признакам предельной концентрацией активного хлора в питьевой воде является 2,5 мг/л'. Следовательно, для обеззараживания воды необходимо добавить такое количество хлорсодержащего препарата, чтобы после обработки вода содержала 0,3—0,5 мг/л остаточного свободного или 0,8—1,2 мг/л остаточного связанного хлора. Такой избыток активного хлора не ухудшает вкуса воды, не вредит здоровью, но гарантирует ее надежное обеззараживание. Таким образом, для эффективного обеззараживания к воде добавляют дозу активного хлора, равную сумме хлорпоглощаемости и остаточного активного хлора. Эта доза называется хлорпотребностью воды. Хлорпотребностъ воды — это количество активного хлора (в миллиграм­мах), необходимое для эффективного обеззараживания 1 л воды и обеспечивающее содержание остаточного свободного хлора в пределах 0,3—0,5 мг/л после 30-минутного контакта с водой, или количество остаточного связанного хлора в пределах 0,8—1,2 мг после 60-минутного контакта. Содержание остаточного активного хлора контролируют после резервуаров чистой воды перед подачей в водопроводную сеть. Поскольку хлорпоглощаемость воды зависит от ее состава и является неодинаковой для воды из разных источников, то в каждом случае хлорпотребность определяют экспериментально путем пробного хлорирования. Ориентировочно хлорпотребность осветленной и обесцвеченной коагуляцией, отстаиванием и фильтрацией речной воды колеблется в пределах 2—3 мг/л (иногда — до 5 мг/л), воды подземных межпластовых вод — в преде­лах 0,7—1 мг/л. Факторы, влияющие на процесс хлорирования воды, связаны с: 1) биологическими особенностями микроорганизмов; 2) бактерицидными свойствами хлорсодержащих препаратов; 3) состоянием водной среды; 4) с условиями, в которых осуществляется обеззараживание.

Способы хлорирования воды. Существует несколько способов хлорирования воды с учетом характера остаточного хлора, выбор которых определяется особенностями состава обрабатываемой воды. Среди них: 1) хлорирование послепереломными дозами; 2) обычное хлорирование или хлорирование по хлорпотребности; 3) суперхлорирование; 4) хлорирование с преаммонизацией. • В первых трех вариантах воду обеззараживают свободным активным хлором. При хлорировании с преаммонизацией бактерицидный эффект обусловлен действием хлораминов, т. е. связанного активного хлора. Кроме того, приме­няются комбинированные способы хлорирования.

Хлорирование послепереломными дозами предусматривает, что после 30 мин контакта в воде будет присутствовать свободный активный хлор. Дозу хлора подбирают таким образом, чтобы она была несколько выше той дозы, при которой образуется перелом на кривой остаточного хлора, т. е. в диапазоне IV (см. рис. 23). Подобранная таким способом доза обусловливает появление в воде остаточного свободного хлора в наименьшем количестве. Этот метод отличается тщательным подбором дозы. Он дает стойкий и надежный бактерицидный эффект, препятствует появлению запахов в воде.

Обычное хлорирование (хлорирование по хлорпотребности) является наиболее распространенным способом обеззараживания питьевой воды при централизованном хозяйственно-питьевом водоснабжении. Хлорирование по хлорпотребности проводится такой послепереломной дозой, которая через 30 мин контакта обеспечивает присутствие в воде остаточного свободного хлора в пределах 0,3—0,5 мг/л. Поскольку природные воды существенно отличаются по составу и поэто­му имеют различную хлорпоглощаемость, хлорпотребность определяют экспериментально путем опытного хлорирования воды, подлежащей обеззараживанию. Помимо правильного выбора дозы хлора, обязательным условием эффективного обеззараживания воды является тщательное смешивание и время экспозиции, т. е. время контакта хлора с водой (не менее 30 мин). Как правило, на водопроводных станциях хлорирование по хлорпотребности проводят после осветления и обесцвечивания воды. Хлорпотребность такой воды колеблется в пределах 1—5 мг/л. Оптимальную дозу хлора вводят в воду сразу после фильтрации перед РЧВ.

Суперхлорирование (перехлорирование) является способом обеззараживания воды, при котором используются повышенные дозы активного хлора (5—20 мг/л). Эти дозы фактически являются послепереломными. К тому же они значительно превышают хлорпотребность природной воды и обусловливают наличие в ней высоких (свыше 0,5 мг/л) концентраций остаточного свободного хлора. Поэтому метод суперхлорирования не требует предварительного определения хлорпотребности воды и тщательного подбора дозы активного хлора, однако после обеззараживания необходимо удалить избыточный свободный хлор. Суперхлорирование используют при особой эпидемиологической обста­новке, при невозможности определить хлорпотребность воды и обеспечить до­статочное время контакта хлора с водой, а также с целью предупреждения поя­вления запахов воды и борьбы с ними. Этот метод удобен в военно-полевых условиях, при чрезвычайных ситуациях. Суперхлорирование эффективно обеспечивает надежное обеззараживание даже мутной воды. От высоких доз активного хлора гибнут устойчивые к действию дезинфектантов возбудители, такие, как риккетсии Бернетта, цисты дизен­терийной амебы, микобактерии туберкулеза и вирусы. Но даже такие дозы хлора не могут надежно обеззаразить воду от спор сибирской язвы и яиц гельминтов. При суперхлорировании остаточный свободный хлор в обеззараженной воде значительно превышает 0,5 мг/л, что делает воду непригодной для употребления вследствие ухудшения ее органолептических свойств (резкий запах хлора). Поэтому возникает необходимость в освобождении ее от избытка хлора. Такой процесс называется дехлорированием. Если избыток остаточного хлора невелик, его можно удалить путем аэрации. В остальных случаях воду очища­ют, фильтруя через слой активированного угля или с помощью химических методов, таких, как обработка натрия гипосульфитом (тиосульфатом), натрия бисульфитом, сернистым ангидридом (серы диоксидом), железа суль­фатом. На практике применяют преимущественно натрия гипосульфит (тио­сульфат) — Na2S203 • 5Н20. Количество его рассчитывают в зависимости от количества избыточного хлора, исходя из следующей реакции:

Na2S203 + С12+ Н20 = Na2S04 + 2HCI + si.

Отрицательные последствия хлорирования воды для здоровья населения. В результате реакции хлора с гуминовыми соединениями, продуктами жизнедеятельности гидробионтов и некоторыми веществами промышленного происхождения образуются десятки новых чрезвычайно опасных галоформных соединений, в том числе канцерогены, мутагены и высокотоксичные вещества с ПДК на уровне сотых и тысячных миллиграмма на 1 л. Индикаторами этой группы являются тригалометаны: хлоро- и бро-моформ, дибромхлорметан, бромдихлорметан. В обеззараженной питьевой воде и воде горячего водоснабжения чаще всего и в более высоких концентрациях выявляют хлороформ — канцероген группы 2Б, по классификации МАИР. Галоформные соединения поступают в организм с водой не только энтерально. Некоторые вещества проникают через неповрежденную кожу во время контакта с водой, в частности при плавании в бассейне. Во время приема ванны или душа галоформные соединения попадают в воздух. Аналогичный процесс происходит в процессе кипячения воды, белья, приготовления пищи. С учетом чрезвычайной опасности для здоровья человека галоформных соединений разработан комплекс мероприятий по снижению их уровней в воде.

Он предусматривает:

• охрану источника водоснабжения от загрязнения сточными водами, которые содержат предшественники галоформных соединений;

• снижение эвтрификации поверхностных водоемов;

• отказ от перехлорирования (первичного хлорирования) или его замену ультрафиолетовым облучением или добавление меди сульфата;

• оптимизацию коагуляции для снижения цветности воды, то есть удале­ние гуминовых веществ (предшественников галоформных соединений);

• использование дезинфектантов, имеющих меньшую способность к об­разованию галоформных соединений, в частности хлора диоксида, хлораминов;

• использование хлорирования с преаммонизацией;

• аэрацию воды или использование гранулированного активированного угля в качестве наиболее эффективного способа удаления галоформных соеди­нений из воды.

Кардинальным решением проблемы является замена хлорирования озонированием и обеззараживанием воды УФ-лучами. Озонирование воды и его преимущества перед хлорированием. Озонирование является одним из перспективных методов обработки воды с целью ее обеззараживания и улучшения органолептических свойств.

Озон (Os) — газ бледно-фиолетового цвета, обладающий специфическим запахом, сильный окислитель. Молекула его весьма неустойчива, легко распадается (диссоциирует) на атом и молекулу кислорода. В промышленных условиях озоно-воздушную смесь получают в озонаторе с помощью "медленного" электрического разряда при напряжении 8000—10 000 В.

. Компрессор забирает воздух, очищает от пыли, охлаждает, сушит на адсорберах с силикагелем или активным алюминия оксидом (которые регенерируют продуванием горячим воздухом). Далее воздух проходит через озонатор, где образуется озон, который через распределительную систему подается в воду контактного резервуара. Доза озона, необходимая для обеззараживания, для большинства типов воды составляет 0,5—6,0 мг/л. Чаще всего для подземных водоисточников дозу озона принимают в пределах 0,75—1,0 мг/л, для поверхностных вод — 1—3 мг/л. Иногда для обесцвечивания и улучшения органолептических свойств воды необходимы высокие дозы. Продолжительность контакта озона с водой должна быть не менее 4 мин1. Косвенным показателем
ффективности озонирования является наличие остаточных количеств озона

на уровне 0,1—0,3 мг/л после камеры смешения.

Озон в воде распадается, образуя атомарный кислород: 03 —> 02 + О". До­

казано, что механизм распада озона в воде сложен. При этом происходит ряд

промежуточных реакций с образованием свободных радикалов (например,

НО*), которые также являются окислителями. Более сильное окислительное

и бактерицидное действие озона по сравнению с хлором объясняется тем, что

его окислительный потенциал больше, чем у хлора.

С гигиенической точки зрения, озонирование является одним из наилуч­

ших методов обеззараживания воды. Вследствие озонирования достигается

надежный обеззараживающий эффект, разрушаются органические примеси,

а органолептические свойства воды не только не ухудшаются, как при хлори­

ровании или кипячении, но и улучшаются: уменьшается цветность, исчезают

лишние привкус и запах, вода приобретает голубой оттенок. Избыток озона

быстро разлагается, образуя кислород.

Озонирование воды имеет следующие определенные преимущества перед хлорированием:

1) озон является одним из самых сильных окислителей, его окислительно-восстановительный потенциал выше, чем у хлора и даже хлора диоксида;

2) при озонировании в воду не вносится ничего постороннего и не проис­ходит сколько-нибудь заметных изменений минерального состава воды и pH;

3) избыток озона через несколько минут превращается в кислород, и поэтому не влияет на организм и не ухудшает органолептические свойства воды;

4) озон, вступая во взаимодействие с соединениями, содержащимися в во­де, не вызывает появления неприятных привкусов и запахов;

5) озон обесцвечивает и дезодорирует воду, содержащую органические ве­щества природного и промышленного происхождения, придающие ей запах, привкус и окраску;

6) по сравнению с хлором озон эффективнее обеззараживает воду от спо­ровых форм и вирусов;

7) процесс озонирования в меньшей степени подвержен влиянию переменных факторов (pH, температуры и т. п.), что облегчает технологическую эксплуатацию водоочистных сооружений, а контроль за эффективностью не сложней, чем при хлорировании воды;

8) озонирование воды обеспечивает бесперебойность процесса обработки воды, отпадает необходимость перевозки и хранения небезопасного хлора;

9) при озонировании образуется значительно меньше новых токсических веществ, чем при хлорировании. Преимущественно это альдегиды (например,формальдегид) и кетоны, которые образуются в сравнительно небольших количествах;

10) озонирование воды дает возможность комплексной обработки воды, при которой может одновременно достигаться обеззараживание и улучшение органолептических свойств (цветность, запах и привкус).

Обеззараживание воды ультрафиолетовым (УФ) облучением. Обеззараживание воды УФ-лучами относится к физическим (безреагентным) методам. Безреагентные методы имеют ряд преимуществ, при их применении не изменяется состав и свойства воды, не появляются неприятные привкусы и запахи, отпадает необходимость в транспортировке и хранении реагентов. Бактерицидное действие оказывают участок УФ-части оптического спектра в диапазоне волн от 200 до 295 нм. Максимум бактерицидного действия приходится на 260 нм. Такие лучи проникают через 25-сантиметровый слой прозрачной и бесцветной воды. Обеззараживается вода УФ-лучами достаточно быстро. После 1—2 мин облучения гибнут вегетативные формы патогенных микроорганизмов. Мутность и особенно цветность, окраска и соли железа, снижая проницаемость воды для бактерицидных УФ-лучей, замедляют этот процесс. То есть предпосылкой надежного обеззараживания воды УФ-лучами является предварительное ее осветление и обесцвечивание. Обеззараживают УФ-облучением с помощью бактерицидных ламп преимущественно воды подземных водоисточников, коли-индекс которых не более 1000 КОЕ/л, содержание железа — не более 0,3 мг/л. Бактерицидные установки оборудуют на всасывающих и напорных линиях насосов II подъема в отдельных зданиях или помещениях. Если продуктивность водопроводной станции до 30 м3/ч, применяют установки с непогружным источником облучения в виде аргонно-ртутных ламп низкого давления. Если продуктивность станции составляет 30—150 м3/ч, то применяют установки с погружными ртутно-кварцевыми лампами высокого давления
При использовании аргонно-ртутных ламп низкого давления в воде не об­разуются токсические побочные продукты, тогда как под действием ртутнокварцевых ламп высокого давления химический состав воды может изменяться за счет фотохимических превращений растворенных в воде веществ. Обеззараживающий эффект бактерицидных УФ-лучей обусловлен преимущественно фотохимическими реакциями, вследствие чего возникают необратимые повреждения ДНК бактериальной клетки. Кроме ДНК, УФ-лучи повреждают и другие структурные части клетки, в частности рРНК, клеточные мембраны. Выход бактерицидной энергии составляет 11% при оптимальной длине большей части излучаемых волн. Таким образом, бактерицидные лучи не денатурируют воду и не изменяют ее органолептических свойств, а также имеют более широкий спектр абиотического действия — они губительно влияют на споры, вирусы и яйца гельминтов, устойчивые к хлору. В то же время использование этого метода обеззараживания воды усложняет оперативный контроль эффективности, так как результаты определения микробного числа и коли-индекса воды можно получить только через 24 ч инкубации посевов, а экспрессного метода, который подобен определению остаточного свободного или связанного хлора или остаточного озона, в данном случае не существует.

Обеззараживание воды ультразвуком. Бактерицидное действие ультразвука объясняется главным образом механическим разрушением бактерий в ультразвуковом поле. Данные электронной микроскопии свидетельствуют о разрушении клеточной оболочки бактерий. Бактерицидный эффект ультразвука не зависит от мутности (в пределах до 50 мг/л) и цветности воды. Он распространяется как на вегетативные, так и на споровые формы микроорганизмов и зависит лишь от интенсивности колебаний. Ультразвуковые колебания, которые могут быть использованы для обеззараживания воды, получают пьезоэлектрическим или магнитострикционным путем. Чтобы получить воду, отвечающую требованиям ГОСТа 2874-82 "Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством", интенсивность ультразвука должна составлять около 2 Вт/см2, частота колебаний — 48 кГц в 1 с. Ультразвук частотой 20—30 кГц уничтожает бактерии за 2—5 с.

Термическое обеззараживание воды. Метод используют для обеззараживания небольшого количества воды в санаториях, больницах, на пароходах, поездах и пр. Полное обеззараживание воды и гибель патогенных бактерий достигается через 5—10 мин кипячения воды. Для этого типа обеззараживания используют специальные типы кипятильников.

Обеззараживание рентгеновским излучением. Метод предусматривает облучение воды коротковолновым рентгеновским излучением длиной волны 60—100 нм. Коротковолновое излучение глубоко проникает в бактериальные клетки, обусловливает их значительные изменения и ионизацию. Метод изучен недостаточно.

Обеззараживание вакуумированием. Метод предусматривает инактивацию бактерий и вирусов при пониженном давлении. Полный бактерицидный эффект достигается в течение 15—20 мин. Оптимальный режим обработки при температуре 20—60 °С и давлении 2,2—13,3 кПа. Другие физические методы обеззараживания, такие как обработка у-облучением, высоковольтными разрядами, электрическими разрядами малой мощности, переменным электрическим током, используют ограничено вследствие их высокой энергоемкости, сложности аппаратуры, а также из-за их недостаточной изученности и отсутствия информации о возможности образования вредных побочных соединений. Большинство из них сегодня находятся на стадии научных разработок.

Дата добавления: 2014-12-11 | Просмотры: 1145 | Нарушение авторских прав