Факультет экологии и химической технологии
Специальность: Экология химических производств
Содержание
Введение
      В настоящее время проблема обеззараживания воды является очень актуальной, поэтому в качестве индивидульного задания была выбрана именно эта тема. Также на выбор темы индивидуального задания повлияло ее непосредственное отношение к теме моей магистерской работы.
     Обеззараживание воды – мероприятия, в ходе которых происходит уничтожение микроорганизмов и вирусов, вызывающих инфекционные заболевания.
     По способу воздействия на микроорганизмы методы обеззараживания воды подразделяются на термические (кипячение); олигодинамические (обработка ионами благородных металлов); физические (обеззараживание ультрафиолетовыми лучами, ультразвуком и т. д.); химические (обработка окислителями: хлором и его соединениями, озоном, перманганатом калия и т. п.) [1, 2].
Термический метод
     Кипячение является исключительно бытовым методом обеззараживания, однако он не дает полной гарантии гибели бактерий или их спор. Кроме того, при кипячении происходит удаление из воды растворенных в ней газов (кислорода, углекислого газа), что снижает ее вкусовые свойства.
     При кипячении происходит частичное смягчение воды из-за того, что в осадок выпадает часть солей кальция и магния, которые из растворимых гидрокарбонатных солей переходят в нерастворимые карбонатные [1].
Обеззараживание воды серебром
     Обработка воды, в которой содержится 0,05 — 0,2 мг / дм3 серебра, втечение 30 — 60 мин дaет возможность достичь санитарных норм. Для растворения серебра в воде используют методы контактирования воды с развитой поверхностью металла, растворением солей серебра или электролитическим растворением металлического серебра. Наибольшее распространение получил последний метод, основанный на анодном растворении серебра.
     Однако серебро, как и другие тяжелые металлы, способно накапливаться в организме и вызывать заболевания (аргироз – отравление серебром). Кроме того, для бактерицидного действия серебра на бактерии требуются достаточно большие концентрации, а в допустимых количествах (около 50 мкг/л) оно способно оказывать лишь бактериостатическое действие, т.е. останавливать рост бактерий, не убивая их. А некоторые виды бактерий вообще практически не чувствительны к серебру.
     Все эти свойства ограничивают применение серебра. Оно может быть уместно только в целях сохранения исходно чистой воды для длительного хранения [2, 3].
Обеззараживание воды ультрафиолетовыми лучами
     Данный метод основан на способности ультрафиолетового излучения с определенной длиной волны губительно действовать на ферментные системы бактерий. Ультрафиолетовые лучи уничтожают не только вегетативные, но и споровые формы бактерий, и не изменяют органолептических свойств воды. Важно отметить, что поскольку при УФ-облучении не образуются токсичные продукты, то не существует верхнего порога дозы. Увеличением дозы УФ-излучения почти всегда можно добиться желаемого уровня обеззараживания. В качестве источника излучения используются ртутные лампы, изготовленные из кварцевого песка.
     Метод не требует сложного оборудования и легко может применяться в бытовых комплексах водоподготовки в частных домах.
     Фактором, снижающим эффективность работы установок УФ-обез¬зараживания 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.
     Основным недостатком метода является полное отсутствие последействия [4].
Ультразвуковая обработка воды
     Обеззараживание воды ультразвуком основано на способности его вызывать так называемую кавитацию – образование пустот, создающих большую разность давления, что ведет к разрыву клеточной оболочки и гибели бактериальной клетки. Бактерицидное действие ультразвука разной частоты весьма значительно и зависит от интенсивности звуковых колебаний.
     В настоящее время этот способ еще не нашел достаточного применения в системах очистки воды, хотя в медицине он широко используется для дезинфекции инструментария и т.п. в так называемых ультразвуковых мойках [2].
Озонирование
     Озонирование воды основано на свойстве озона разлагаться в воде с образованием атомарного кислорода, разрушающего ферментные системы микробных клеток и окисляющего некоторые соединения, которые придают воде неприятный запах (например, гуминовые основания). Количество озона, необходимое для обеззараживания воды, зависит от степени загрязнения воды и составляет 1–6 мг/дм3 при контакте в 8–15 мин; количество остаточного озона должно составлять не более 0,3–0,5 мг/дм3, т. к. более высокая доза придает воде специфический запах и вызывает коррозию водопроводных труб. 
Однако молекула озона неустойчива, поэтому его остаточные количества быстро разлагаются в воде. 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.
     Однако в связи с большим расходом электроэнергии, использованием сложной аппаратуры и необходимостью высококвалифицированного обслуживания, озонирование нашло применение для обеззараживания питьевой воды только при централизованном водоснабжении.
     Метод озонирования воды технически сложен и наиболее дорогостоящ. 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 требует также дополнительного вспомогательного оборудования (озонаторы, компрессоры, установки осушки воздуха, холодильные агрегаты и т. д.), объемных строительно-монтажных работ.
     Озон токсичен. Предельно допустимое содержание этого газа в воздухе производственных помещений 0,1 г/м3. К тому же существует опасность взрыва озоновоздушной смеси [1, 2].
Хлорирование
     Наиболее распространенным методом обеззараживания воды был и остается метод хлорирования. Это объясняется высокой эффективностью, простотой используемого технологического оборудования, дешевизной применяемого реагента – жидкого или газообразного хлора – и относительной простотой обслуживания.
     Очень важным и ценным качеством метода хлорирования 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.
     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.
     Предлагается применение диоксида хлора, 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, должен производиться на месте по достаточно сложной технологии. Его применение имеет перспективу для установок относительно небольшой производительности.
     Применение для обеззараживания воды хлорсодержащих реагентов (хлорной извести, гипохлоритов натрия и кальция) менее опасно в обслуживании и не требует сложных технологических решений. Однако 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 хлорсодержащих реагентов коррозионно-активны и требуют оборудования и трубопроводов из нержавеющих материалов или с антикоррозийным покрытием [5].
4. Волков С. В., Костюченко С. В., Зайцева С. Г., НПО «ЛИТ»; Гильбух А. Я., Гречухин А. И., Петрова Н. Р., АО «АвтоВАЗ»; Кудрявцев Н. Н., МФТИ; Смирнов А. Д., ГНЦ РФ НИИ ВОДГЕО; Стрелков А. К., Самарская арх. — строит. академия; Малаханова Т. Б., Царева С. Б., Главгосэкспертиза России. Эффективный метод обеззараживания воды – ультрафиолетовое излучение / Журнал «Инновации. Технологии. Решения», —
http://www.sibai.ru/content/view/760/890/
5. Хлорирование воды / Нова Терра, — http://www.superfilter.ru/index.php?Page=hlor_water
ДонНТУ > Портал магистров ДонНТУ вые эксперименты с определением бактерицидных свойств озона рыли проведены во Франции в 1886 г. Первая в мире производственная озонаторная установка была построена в 1911 г. в Петербурге.
В настоящее время метод озонирования воды является одним •из самых перспективных и уже находит применение во многих странах мира — Франции, США. У нас озонируют воду в Москве, Ярославле, Челябинске, на Украине — в Киеве, Днепропетровске, Запорожье и др.
Озон (О3) — газ бледно-фиолетового цвета с характерным запахом. Молекула озона легко отщепляет атом кислорода. При разложении озона в воде в качестве промежуточных продуктов образуются короткоживущие свободные радикалы НО2 и ОН. Атомарный кислород и свободные радикалы, являясь сильными окислителями, обусловливают бактерицидные свойства озона.
Наряду с бактерицидным действием озона в процессе обработки воды происходит обесцвечивание и устранение привкусов и запахов.
Озон получают непосредственно на водопроводных станциях путем тихого электрического разряда в воздухе. Установка для озонирования воды объединяет блоки кондиционирования воздуха, получения озона и смешения его с обеззараживаемой водой. Косвенным показателем эффективности озонирования является остаточный озон на уровне 0,1 — 0,3 мг/л после камеры смешения.
Преимущества озона перед хлором при обеззараживании воды состоит в том, что озон не образует в воде токсических соединений (хлорорганических соединений, диоксинов, хлорфенолов и др.), улучшает органолептические показатели воды и обеспечивает бактерицидный эффект при меньшем времени контакта — до 10 мин. Он более эффективен по отношению к патогенным простейшим — дизентерийной амебе, лямблиям и др.
Широкое внедрение озонирования в практику обеззараживания воды сдерживается высокой энергоемкостью процесса получения озона и несовершенством аппаратуры.
Для обеззараживания индивидуальных запасов воды может быть с успехом использован ряд табельных средств, который чаще всего используется в армейских и полевых условиях, а также в случаях экстремальных ситуаций и катастроф (гл. 9).
Олигодинамическое действие серебра в течение длительного времени рассматривалось как средство для обеззараживания преимущественно индивидуальных запасов воды. Серебро обладает выраженным бактериостатическим действием. Даже при введении в воду незначительного количества ионов микроорганизмы прекращают размножение, хотя остаются живыми и способны вызвать
заболевание. Концентрации серебра, способные вызвать гибель большинства микроорганизмов при длительном употреблении воды, токсичны для человека. Поэтому серебро, в основном, применяется для консервирования воды при длительном хранении воды в плавании, в космонавтике и т.д.
Для обеззараживания индивидуальных запасов воды применяются таблетированные формы, содержащие хлор.
Лквасепт — таблетки, содержащие 4 мг активного хлора мононатриевой соли дихлоризоциануровой кислоты. Растворяется в воде в течение 2 — 3 мин, подкисляет воду и тем самым улучшает процесс обеззараживания.
Пантоцид — препарат из группы органических хлораминов, растворимость — 15 — 30 мин, выделяет 3 мг активного хлора.
Все перечисленные методы обеззараживания индивидуальных запасов воды имеют ряд недостатков, к числу которых относится необходимость определенного по продолжительности контакта обеззараживающего средства с водой, расчет необходимой дозы и др.
В начале 80-х гг. XX в. был предложен метод обеззараживания индивидуальных запасов воды, основанный на ином способе (Ю.А. Рахманин и др., 1988), в основу которого положено действие галогенсодержащих дезинфектантов в соответствующем трубчатом устройстве («Топаз — 01»). Метод основан на использовании комбинированного способа водоочистки, сочетающего реа-гентную и безреагентную обработку воды и представляющего оригинальное направление обеззараживания воды с помощью индивидуальных портативных средств (патент № 2138449).
