Обеззараживание воды

Содержание

Введение

1. Обеззараживание воды с помощью хлора…………………………………..

2. Обеззараживание воды с помощью УФИ……………………………………

3. Другие способы дезинфекции воды...………………………………………..

4. Оксидантный газ……………………………………………………………….

Заключение………………………………………………………………………..

Список литературы……………………………………………………………….

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   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 , являетпервым 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.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Обеззараживание воды с помощью хлора

 

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. 
Впервые в практике водоподготовки хлор был применен задолго до открытия Л. Пастером микробов, доказательства Р. Кохом этиологического значения патогенных микроорганизмов в развитии инфекционных болезней, окончательного осознания Т. Эшерихом микробиологической сущности водных эпидемий и бактерицидных свойств хлора. Применяли его с целью дезодорации воды, которая имела неприятный "септический"запах. Хлор оказался очень эффективным дезодорантом и, кроме того, после обработки воды хлором у людей значительно реже диагностировали кишечные инфекции. С началом хлорирования воды во многих странах Европы прекратились эпидемии брюшного тифа и холеры. Было высказано предположение, что причиной болезней были плохой запах и вкус воды, которые эффективно устранял хлор. Лишь со временем доказали микробную этиологию водных эпидемий кишечных инфекций и признали роль хлора в качестве обеззараживающего агента. 
 
Для хлорирования воды применяют жидкий хлор, который хранится под давлением в специальной таре (баллонах), или вещества, содержащие активный хлор. 
 
Хлорирование воды жидким хлором. Хлор (С12) при нормальном атмосферном давлении является газом зеленовато-желтого цвета, который в 1,5— 
 
2,5 раза тяжелее воздуха, с резким и неприятным запахом, хорошо растворяется в воде, при повышении давления легко сжижается. Атомный вес хлора — 35,453, молекулярная масса — 70,906 г/моль. Хлор может находиться в трех агрегатных состояниях: твердом, жидком и газообразном. 
 
Хлор на водопроводные станции для обеззараживания воды доставляют жидким в баллонах под давлением. Хлорирование осуществляют при помощи хлораторов. В них готовят раствор хлора, который вводят непосредственно в трубопровод, по которому вода поступает в РЧВ. Используют хлораторы Л.А. Кульского (рис. 20), вакуумные хлораторы ЛОНИИ-100, Ж-10, ЛК-12, ХВ-11. Принципиальная схема хлоратора ЛОНИИ-100 изображена на рис. 21. 
 
При подключении баллона к хлоратору жидкий хлор испаряется. Газообразный хлор очищается в баллоне и на фильтре, и после снижения его давления с помощью редуктора до 0,001— 0,02 МПа его смешивают в смесителе с водой. Из смесителя концентрированный раствор всасывается эжектором и подается в трубопровод. Хлораторы типа ЛК, конструкция которых проще, а точность ниже используют для станций больших мощностей. Эти хлораторы не требуют предварительной очистки хлора, не так точны в дозировании, но могут подавать хлорную воду на высоту 20— 30 м. После же эжектора от ЛОНИИ-100 напор составляет лишь 1—2 м. Во время растворения хлора в воде происходит его гидролиз с образованием хлоридной (соляной) и гипохлоритной (или хлорноватистой) кислот. 
 
Хлорноватистая кислота НС10 является слабой одноосновной нестойкой кислотой, которая легко диссоциирует, образуя гипохлорит-ион. 
Степень диссоциации хлорноватистой кислоты зависит от pH воды. При pH < 5 (по Л. Кульскому) почти весь свободный хлор остается в виде неиони-зированной хлорноватистой кислоты (НСЮ). При повышении pH возрастает степень диссоциации хлорноватистой кислоты. При pH свыше 9,2 (по Л. Кульскому) почти весь свободный хлор находится в виде иона гипохлорита (СЮ-). Окислительное действие (окислительный потенциал) имеет как гипохлоритная кислота, так и гипохлорит-ион. Именно поэтому обе эти формы способны оказывать бактерицидное влияние. Их называют свободным активным хлором. Окислителем является и молекулярный хлор (С12), который также рассматривается как одна из форм свободного активного хлора. 
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. 
Механизм действия активного хлора на вирусы состоит из двух фаз. Сначала происходят адсорбция хлорноватистой кислоты и гипохлорит-иона на оболочке вируса и проникновение через нее, а затем — инактивация ими РНК или ДНК вируса. 
       С повышением значения pH бактерицидность хлора в воде снижается. Например, для уменьшения количества бактерий в воде на 99% при дозе свободного хлора 0,1 мг/л продолжительность контакта увеличивается с 6 до 180 мин при повышении pH соответственно с 6 до 11. Следовательно воду целесообразно обеззараживать хлором при низких значениях pH, то есть до введения щелочных реагентов. Наличие в воде органических соединений, способных к окислению, неорганических восстановителей, а также коллоидных и взвешенных веществ, обволакивающих микроорганизмы, приводит к замедлению процесса обеззараживания воды. 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. 
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.

   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.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Обеззараживание с помощью УФИ

 

Промышленные предприятия являются одними из наиболее крупных потребителей воды и источниками большого количества сточных вод. В разных производственных процессах используется вода различного качества, как техническая, приготавливаемая на собственных сооружениях водоподготовки, так и питьевая, отбираемая от сторонних водопроводов. Службами промышленных предприятий зачастую обслуживаются также системы водоснабжения и канализации ведомственных городков, поселков, а также вспомогательных производств.

В ряду разнообразных методов подготовки воды одним из наиболее важных является обеззараживание. Задачи обеззараживания всегда актуальны, так как они напрямую связаны со здоровьем человека. В условиях значительного уровня антропогенного загрязнения природных источников централизованного водоснабжения постоянно сохраняется опасность возникновения бактериальных и вирусных заболеваний, распространяемых водным путем.

Обеззараживание применяется в системах оборотного производственного водоснабжения, при подготовке горячей воды, в системах питьевого водоснабжения, системах очистки сточных вод производственных предприятий и объектов инфраструктуры. Применение в этих процессах традиционного хлорирования не позволяет обеспечить требования новых нормативных документов. Так, новые санитарные нормы и правила СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода» устанавливают контрольный показатель вирусных загрязнений, а также жестко ограничивают содержание в питьевой воде токсичных, мутагенных и канцерогенных хлорорганических соединений (ХОС), продуцируемых на самих очистных сооружениях подготовки воды при ее хлорировании.

Известно, что хлорирование не обеспечивает надежного обеззараживания в отношении хлорустойчивых вирусов, кроме того, на очистных сооружениях при хлорировании воды образуются хлорорганические соединения.

Аналогичные проблемы существуют при использовании хлора для хлорирования очищенных сточных вод. Остаточный хлор обладает высокой токсичностью для всего биоценоза водоемов - приемников сточных вод, и новые санитарные нормы и правила СанПиН 2.1.5.980-00 «Гигиенические требования к охране поверхностных вод», а также МУ 2.1.5.800-99 «Организация госсанэпиднадзора за обеззараживанием сточных вод» не допускают выпуска в водоемы остаточного хлора и предписывают необходимость дехлорирования сточных вод.

Кроме того, наличие больших запасов хлора на территории промышленных предприятий для целей обеззараживания создает реальную опасность для окружающей среды и населения в связи с высокой аварийностью хлорных хозяйств и токсичностью хлора, снижает устойчивость работы водопроводных и канализационных систем в целом. Постоянно ужесточающиеся требования Госгортехнадзора России предписывают дорогостоящую реконструкцию и дооснащение действующих хлорных хозяйств. Увеличиваются нормативные размеры санитарно-защитных зон для хлораторных в системах водоснабжения и канализации, что в условиях застроенных территорий не всегда может быть реализовано.

В этих условиях наиболее перспективным промышленным методом обеззараживания воды является обработка ее ультрафиолетовым излучением, которое обладает высокой бактерицидной эффективностью. При этом ультрафиолетовое обеззараживание в отличие от окислительных методов не вызывает образования вторичных токсикантов и может быть отнесено к экологически чистым методам обработки воды.

Московским НПО «ЛИТ» разработаны высокоэффективные источники ультрафиолетового излучения и создано современное отечественное оборудование нового поколения для обеззараживания воды этим излучением. В настоящее время производится широкая номенклатура отечественных ультрафиолетовых установок различной производительности – от 0,5 до 2500 м3/час, отвечающих всем современным российским и международным нормам, гигиеническим требованиям и предназначенных для обеззараживания воды в системах подготовки питьевой, производственной воды и сточных вод.