Обеззараживание воды

1. реагентные (с применением химических средств);
2. безреагентные (физические);
3. комбинированные.

• хлорирование;
• использование диоксида хлора;
• обработка воды серебром (серебрение воды);
• озонирование воды;
• бромирование воды;
• йодирование воды.

• обеззараживание воды ультрафиолетом;
• ультразвуковая обработка воды;
• мембранные технологии;
• электрическими разрядами малой мощности;
• переменным электрическим током;
• магнитная обработка;
• воздействие радиоактивного излучения;
• термическая обработка.

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

1. Свободный хлор, рН ниже 8
2. Прежде всего должен использоваться для обеспечения пост-эффекта
3. мВт/см при длине волны 254 нм.

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.

Хлорирование воды

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.

Электролизные установки для обеззараживания воды

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 гипохлорита натрия основан на получении хлора и его взаимодействием со щелочью в одном и том же аппарате – электролизере.

Электролизеры рекомендуется устанавливать в отдельном помещении Допускается совместное расположение в одном помещении электролизера и бака-накопителя гипохлорита натрия. Раствор гипохлорита натрия должен поступать в бак-накопитель самотеком, для чего перепад высот между сливным патрубком электролизера и баком-накопителем должен быть не менее 0,1…0,2 м.

Ультрафиолетовые лампы

Ультрафиолетовые лампы используют энергию ультрафиолетового излучения для уничтожения микробиологических загрязнений. Этот метод находит применение для коттеджей, домов, лабораторий, ресторанов, больниц, промышленных предприятий, систем коллективного водоснабжения.

Ультрафиолетовая лампа нейтрализует все известные болезнетворные микроорганизмы с большим запасом надежности. Кишечная палочка, бацилла дизентерии, возбудители холеры и тифа, вирусы гепатита и гриппа, сальмонелла, цисты Giardia lamblia и Cryptosporidium погибают при дозе облучения менее 10 мДж/см². Тем временем, ультрафиолетовая лампа обеспечивает дозу облучения не менее 30 мДж/см².

Вода поступает через нижний порт ультрафиолетовой реакционной камеры и протекает вокруг мощной ртутной лампы, термически защищенной кварцевой трубкой. Длина волны излучения ультрафиолетовой лампы – 253,7 нм. Излучение разрушает молекулы ДНК в клетках бактерий и микроорганизмов, препятствуя их размножению. Выходящий через верхний порт вода стерилизована и готова к потреблению.

Ультрафиолетовые лампы используют современные технологии для решения извечных проблем. Вода из любого источника может быть бактериологически загрязнена. С этой проблемой чаще сталкиваются жители сельских районов без централизованного водоснабжения. Не рекомендуется употреблять воду из поверхностных источников без соответствующей стерилизации, не смотря даже на проведенный обнадеживающий анализ воды.

В отличие от традиционных методов дезинфекции воды, таких как хлорирование (в котором хлор реагирует с органическими соединениями, придавая воде неприятный вкус и запах, а также образует вещества канцерогены, например, хлороформ) УФ-лампа стерилизует воду ультрафиолетовым излучением, не внося дополнительных примесей.

Таким образом, это наиболее простой, эффективный и недорогой метод обеззараживания воды.

Монохлорамин (NH₂Cl)
Хлорамин образуется при добавлении аммония к очищенной воде, содержащей свободный хлор. Использование предварительно приготовленного монохлорамина устраняет вероятность возникновения не только неконтролируемых реакций между хлором и органическими соединениями, но и ухудшения органолептических свойств воды и неприятного запаха. К тому же предотвращается образование тригалометанов (ТНМ).
Реакция в растворе сернокислого аммония ((NH₄)2SO₄) и хлорноватистого натрия (HOСl) при рН > 8,5 приводит к образованию монохлорамина, который может дозироваться непосредственно в воду.

Диоксид хлора (Сl₂О)

Озон (О₃)