Наибольшее распространение для дезинфекции и обеззараживания воды нашли следующие процессы: ультрафиолетовое облучение, использование хлора, диоксида хлора, монохлораминов или озона.
Выбор метода обеззараживания воды производят, руководствуясь расходом и качеством обрабатываемой воды, эффективностью ее предварительной очистки, условиями поставки, транспорта и хранения реагентов, возможностью автоматизации процессов и механизации трудоемких работ.
Хлор(Сl2)
Хлор, используемый для дезинфекции, может находиться в воде в виде свободного или связанного.
Свободный хлор: НОСl, ОСl-;
Связанный хлор: неорганический и органический (хлорамин). Бактерицидный эффект гипохлорита (НОСl) значительно выше, чем эффект от иона хлора и хлорамина. Следовательно, для целей дезинфекции предпочтительнее использование свободного хлора (при рН < 8).
Зависимость бактерицидного действия от дозы окислителя и продолжительности контакта
|
Параметры |
Cl2 |
ClO2 |
NH2Cl2 |
O3 |
UV |
|
Концентрация (мг/л) |
0,5 |
0,2 |
0,2-1 |
0,4 |
253 |
|
Время (мин) |
30 |
15 |
>60 |
5 |
- |
Избыточное количество озона должно быть отведено в атмосферу и подвергнуто деструкции.
Потребность электроэнергии при получении озона - 10-20 кВт час/кг О3 или приблизительно 0,01 кВт час/м очищенной воды. Потребность в электроэнергии при ультрафиолетовом излучении - 0,02 кВт час/м .
При работе с окислителями должны соблюдать строгие меры техники безопасности, особенно при работе с хлором и озоном, являющимися сильными ядами.
При предварительном хлорировании воды, коагулированием ее примесей с последующим отстаиванием и фильтрованием не удается достичь полного удаления болезнетворных микроорганизмов. До 10% хлоррезистентных бактерий и вирусов, среди которых могут быть и патогенные, сохраняют свою жизнеспособность. Поэтому заключительным этапом подготовки воды питьевой кондиции является ее обеззараживание. Использование для питья подземной воды в большинстве случаев возможно без обеззараживания.
В технологии водоподготовки известно много способов обеззараживания воды, которые можно классифицировать на четыре основные группы: термический; с помощью сильных окислителей; олигодинамия (воздействие ионов благородных металлов); физический (с помощью ультразвука, радиоактивного излучения, ультрафиолетовых лучей). Из перечисленных методов наиболее широко применяют методы второй группы. В качестве окислителей используют хлор, диоксид хлора, озон, йод, марганцовокислый калий, пероксид водорода, гипохлорит натрия и кальция. В свою очередь, из перечисленных окислителей на практике отдают предпочтение хлору, озону, гипохлориту натрия.
Обеззараживанию подвергается вода, уже прошедшая предшествующие стадии обработки, коагулирование, осветление и обесцвечивание в слое взвешенного осадка (или отстаивание), фильтрование, так как в фильтрате отсутствуют частицы, на поверхности или внутри которых могут находиться в адсорбированном виде бактерии и вирусы, оставаясь, таким образом, вне воздействия обеззараживающих средств.
Для обеззараживания воды хлорированием на водоочистных комплексах используют хлорную известь, хлор и его производные, под действием которых бактерии, находящиеся в воде, погибают в результате окисления веществ, входящих в состав протопазмы клеток. Хлор действует и на органические вещества, окисляя их.
Для качественного хлорирования необходимо хорошее перемешивание, а затем не менее, чем 30-минутный (при совместном хлорировании и аммонизации 60-минутный) контакт хлора с водой, прежде чем воды поступит к потребителю. Контакт может происходить в резервуаре фильтрованной воды или в трубопроводе подачи воды потребителю, если трубопровод имеет достаточную длину без водоразбора.
Дозу хлора устанавливают технологическим анализом из расчета, чтобы в 1 мл воды, поступающем к потребителю оставалось 0,3…0,5 мг хлора, не вступившего вреакцию (остаточного хлора), который является показателем достаточности принятой дозы хлора. При этом условии доза хлора при хлорировании фильтрованной воды составляет 2…3 мг/л в зависимости от ее хлоропоглащаемости, а при хлорировании подземной воды – 0,7…1 мг/л. При выключении на промывку или ремонт одного из резервуаровфильтрованной воды, когда не обеспечивается время контакта воды с хлором, доза хлора должна быть увеличена вдвое.
Необходимость соблюдения особых мер предосторожности при транспортировке и хранении токсичного хлора является недостатком метода хлорирования воды. Этот недостаток особенно ощутим в нашей стране при обширности ее территории, когда хлор приходится перевозить на большие расстояния от заводов-поставщиков. Опасность утечки хлора на базисных складах водоочистных комплексов, расположенных вблизи населенных пунктов, во многих случаях препятствует применению этого метода обеззараживания воды. Использование хлорной известии гипохлорита кальция технически просто, но дорого для крупных водоочистительных комплексов.
Одним из наиболее перспективных способов обеззараживания питьевой воды на водоочистных комплексах с суточным расходом хлора до 50 кг является использование гипохлорита натрия (NaClО), получаемого на месте потребления путем электролиза растворов поваренной солили минерализованных вод, содержащих не менее 20 мг/л хлоридов (установка «Поток»). Электрохимический способ получения гип