Обеззараживание воды. Лекция 111

1.

Обеззараживание воды
Обеззараживание воды — комплекс мероприятий
направленных на подавление и уничтожение бактерий и
вирусов в воде, вызывающих инфекционные заболевания.
Методы обеззараживания воды
Химические
Физические
Комбинированные
К химическим способам обеззараживания питьевой воды относят ее обработку
сильными окислителями: хлорсодержащими веществами, озоном, перманганатом
калия и др., а также ионами тяжелых металлов
К физическим способам – обеззараживание ультрафиолетовыми лучами, ультразвуком
и т. д.
Зараженность воды микроорганизмами контролируют, определяя общее число
бактерий в 1 мл воды и количество индикаторных бактерий группы кишечной палочки
(БГКП). Основной вид этой группы – E . Coli – определяется проще, чем другие
бактерии этой группы.
СанПиН 2.1.4.1074-01: общее число бактерий должно быть не более 50 при отсутствии
в 100 мл колиформных бактерий.
Мерой зараженности является так называемый коли-индекс, т. е. содержание E . coli в
1 литре воды.

2.

Хлорирование воды
Хлор – ядовитый газ зеленовато-желтоватого цвета с резким запахом, относящийся ко
второму классу опасности.
Содержание Cl2 в воздухе 6 мг/м3 оказывает раздражающее действие на дыхательные пути, 12
мг/м3 переносится с трудом, концентрация выше 100 мг/м3 опасна для жизни: дыхание
становится частым, судорожным, паузы продолжительными, остановка дыхания наступает через
5 - 25 мин. ПДК хлора в воздухе рабочей зоны 1,0 мг/м3, в атмосфере населенных пунктов
разовая 0,1 мг/м3, среднесуточная 0,03 мг/м3.
Впервые в 1785 году французский химик Клод Луи Бертолле применил хлор для беления тканей и
бумаги в промышленном масштабе
В 1888 году на Международном гигиеническом конгрессе в Вене было признано, что заразные болезни, в
том числе холера, могут распространяться с питьевой водой. И когда в больших городах появился
водопровод, хлору нашли новое применение – дезинфицировать питьевую воду (1895 г.).
Хлорирование воды – наиболее распространенный метод обеззараживания воды.
Бактерицидные свойства хлора
После смешения газообразного хлора с водой в водном растворе устанавливается равновесие:
Cl2 + H2O ↔ HClO + HCl
Хлорноватистая кислота частично диссоциирует :
НОСl ↔ Н+ + ОСl–
Наличие хлорноватистой кислоты в водных растворах хлора и получающиеся в результате ее диссоциации
анионы ОСl– обладают сильными бактерицидными свойствами. HClO способна проникать в бактерии
через их мембраны.
Хлорноватистая кислота реагирует с аминокислотами, полностью инактивируя
белки .

3.

Основными преимуществами применения для обеззараживания воды
газообразным хлором являются:
•низкая себестоимость процесса обеззараживания воды;
•простота проведения процесса хлорирования;
•высокая дезинфицирующая способность газообразного
хлора;
•хлор воздействует не только на микроорганизмы, но и
окисляет органические и неорганические вещества;
•хлор устраняет привкусы и запахи воды, ее цветность, не
способствует увеличению мутности.
Остаточный хлор – хлор, оставшийся в воде после
введенной дозы и после окисления находящихся в воде
веществ. Он может быть свободным и связанным, т.е.
представлен различными формами хлора. Именно
остаточный хлор является – показателем достаточности
принятой дозы хлора. Согласно требованиям СанПиН
2.1.4.1074-01 концентрация остаточного хлора в воде
должна находиться в пределах 0,3 – 0,5 мг/л.
Свободный хлор – часть остаточного хлора,
присутствующая в воде в виде хлорноватистой кислоты,
анионов гипохлоритов или растворенного элементарного
хлора.
Связанный хлор – часть остаточного хлора
присутствующая в воде в виде неорганических и
органических хлораминов.

4.

Расчет дозы активного хлора (хлоропотребления)
Доза активного хлора (хлоропотребление) должна быть установлена в
зависимости от индивидуальных свойств обрабатываемой воды на основании
лабораторной проверки
Ориентировочная суммарная доза активного хлора, необходимая для окисления
органических веществ, микроорганизмов, а также неорганических веществ, будет
складываться из:
1. остаточной дозы хлора (Дхост)
принимается равной 0,3-0,5 мг/л согласно СанПиН 2.1.4.1074-01.
2. дозы хлора для обеззараживания (Дхобез)
принимается согласно СНиП 2.04.02-84 после фильтрования:
•для поверхностных вод – 2-3 мг/л
•для вод подземных источников – 0,7-1 мг/л.
3. дозы хлора для окисления двухвалентного железа (ДхFe)
принимается 0,7 мгCl2 на 1 мг железа (II) (СНиП 2.04.02 – 84): ДхFe = 0,7• СFe , мг/л;
4. дозы хлора на окисление марганца (ДхMn)
принимается 1,29 мг Cl2 на 1 мг Mn(II): ДхMn = 1,29• СMn , мг/л;
5. дозы хлора для окисления сульфидов (ДхS) и нитритов (ДхNO) принимается:
либо 2,08 мг Сl2 на 1 мгH2S: ДхS =2,08• СS , мг/л
либо 8,34 мг Сl2 на 1 мгH2S, если рН ≤ 6,4: ДхS = 8,34• СS , мг/л;
принимается 1,54 мг Сl2 на 1 мгNO2– : ДхNO = 1,54• СNO , мг/л;
6. дозы хлора для окисления органических веществ (ДхОрг)
принимается на основании пермангатантной окисляемости воды по СНиП 2.04.02 – 84

5.

Гипохлорит натрия (натрий хлорноватистокислый) — NaOCl, натривая соль
хлорноватистой кислоты.
Соединение обычно используется в виде относительно стабильного
пентагидрата NaOCl · 5H2O или водного раствора, имеющего характерный
резкий запах хлора и обладающего высокими коррозионными свойствами.
Гипохлорит натрия - сильный окислитель, содержит 95,2 % активного хлора.
Использование гипохлорита натрия в качестве дезинфицирующего агента взамен
хлора является перспективным и обладает рядом существенных преимуществ:
•реагент может быть синтезирован электрохимическим методом
непосредственно на месте использования из легкодоступной поваренной соли;
•необходимые показатели качества питьевой воды и воды для гидротехнических
сооружений могут быть достигнуты за счёт меньшего количества активного
хлора;
•концентрация канцерогенных ХОС примесей в воде после обработки
существенно меньше;
•замена хлора на гипохлорит натрия способствует улучшению экологической
обстановки и гигиенической безопасности.
•гипохлорит обладает более широким спектром биоцидного действия на
различные типы микроорганизмов при меньшей токсичности;
Диоксид хлора — неорганическое химическое соединение хлора и кислорода,
формула: ClO2.

6.

Озонирование воды
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 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.
Достоинства:
•один из лучших способов обеззараживания питьевой воды с гигиенической
точки зрения (отсутствие высокотоксичных и канцерогенных продуктов в
очищенной воде, высокие органолептические свойства)
Недостатки:
•нет эффекта пролонгированного действия;
•большие расходы электроэнергии,
•использование сложной аппаратуры
•необходимость высококвалифицированного обслуживания,
•дополнительное оборудование для очистки, охлаждения и осушки воздуха

7.

Обработка воды тяжелыми металлами
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.

8.

УФ стерилизация воды
УФ стерилизация воды обусловлена действием на клеточные оболочки, 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. Важно отметить, что поскольку при УФоблучении не образуются токсичные продукты, то не существует верхнего порога дозы.
Увеличением дозы УФ-излучения почти всегда можно добиться желаемого уровня
обеззараживания.
Основным недостатком метода является полное отсутствие последействия.
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. Для индивидуального
водоснабжения УФ-установки являются наиболее привлекательными.