Обеззараживание питьевой воды. Методы обеззараживания питьевой воды

      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.) .

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 .

Обеззараживание воды серебром

     Обработка воды, в которой содержится 0,05 - 0,2 мг / дм 3 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 .

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 .

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 .

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/дм 3 при контакте в 8–15 мин; количество остаточного озона должно составлять не более 0,3–0,5 мг/дм 3 , 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 .

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 .

Наиболее распространенными процессами водоочистки являются осветление и обеззараживание.

Помимо этого существуют специальные способы улучшения качества воды:
- умягчение воды (устранение катионов жесткости воды);
- обессоливание воды (снижение общей минерализации воды);
- обезжелезивание воды (снижение концентрации солей железа в воде);
- дегазация воды (удаление растворенных в воде газов);
- обезвреживание воды (удаление ядовитых веществ из воды);
- дезактивация воды (водоочистка от радиоактивных загрязнений).

Обеззараживание - завершающий этап процесса водоочистки. Цель - подавление жизнедеятельности содержащихся в воде болезнетворных микробов.

По способу воздействия на микроорганизмы методы обеззараживания воды подразделяются на химические, или реагентные; физические, или безреагентные, и комбинированные. В первом случае должный эффект достигается внесением в воду биологически активных химических соединений; безреагентные методы обеззараживания подразумевают обработку воды физическими воздействиями, а в комбинированных используются одновременно химическое и физическое воздействия.

К химическим способам обеззараживания питьевой воды относят ее обработку окислителями: хлором, озоном и т. п., а также ионами тяжелых металлов. К физическим - обеззараживание ультрафиолетовыми лучами, ультразвуком и т. д.

Наиболее распространенным химическим методом обеззараживания воды является хлорирование. Это объясняется высокой эффективностью, простотой используемого технологического оборудования, дешевизной применяемого реагента и относительной простотой обслуживания.

При хлорировании используют хлорную известь, хлор и его производные, под действием которых бактерии и вирусы, находящиеся в воде, погибают в результате окисления веществ.

Кроме главной функции - дезинфекции, благодаря окислительным свойствам и консервирующему эффекту последействия, хлор служит и другим целям - контролю за вкусовыми качествами и запахом, предотвращению роста водорослей, поддержанию в чистоте фильтров, удалению железа и марганца, разрушению сероводорода, обесцвечиванию и т.п.

По мнению экспертов, применение газообразного хлора приводит к потенциальному риску здоровью человека. Это связанно прежде всего с возможностью образования тригалометанов: хлороформа, дихлорбромметана, дибромхлорметана и бромоформа. Образование тригалометанов обусловлено взаимодействием соединений активного хлора с органическими веществами природного происхождения. Эти производные метана обладают выраженным канцерогенным эффектом, что способствуют образованию раковых клеток. При кипячении хлорированной воды в ней образуется сильнейший яд - диоксин.

Исследования подтверждают взаимосвязь хлора и его побочных продуктов с возникновением таких болезней, как рак органов пищеварительного тракта, печени, сердечные расстройства, атеросклероз, гипертония, различные виды аллергии. Хлор воздействует на кожу и волосы, а также разрушает белок в организме.

Одним из наиболее перспективных способов обеззараживания природной воды является использование гипохлорита натрия (NaClO), получаемого на месте потребления путем электролиза 2-4%-ных растворов хлорида натрия (поваренной соли) или природных минерализованных вод, содержащих не менее 50 мг/л хлорид-ионов.

Окислительное и бактерицидное действие гипохлорита натрия идентично растворенному хлору , кроме того, он обладает пролонгированным бактерицидным действием.

Основными достоинствами технологии обеззараживания воды гипохлоритом натрия является безопасность ее применения и значительное уменьшение воздействия на окружающую среду по сравнению с жидким хлором.

Наряду с достоинствами у обеззараживания воды гипохлоритом натрия, производимым на месте потребления, имеется и ряд недостатков, прежде всего - повышенный расход поваренной соли, обусловленный низкой степенью ее конверсии (до 10-20%). При этом остальные 80-90% соли в виде балласта вводятся с раствором гипохлорита в обрабатываемую воду, повышая ее солесодержание. Снижение же концентрации соли в растворе, предпринимаемое ради экономии, увеличивает затраты электроэнергии и расход анодных материалов.
Некоторые эксперты считают, что замена газообразного хлора гипохлоритом натрия или кальция для дезинфекции воды вместо молекулярного хлора не снижает, а значительно увеличивает вероятность образования тригалометанов. Ухудшение качества воды при применении гипохлорита, по их мнению, связано с тем, что процесс образования тригалометанов растянут во времени до нескольких часов, а их количество при прочих равных условиях тем больше, чем больше pH (величина, характеризующая концентрацию ионов водорода). Поэтому наиболее рациональным методом уменьшения побочных продуктов хлорирования является снижение концентрации органических веществ на стадиях очистки воды до хлорирования.

Альтернативные методы обеззараживания воды, связанные с использованием серебра, являются слишком дорогостоящими. Был предложен альтернативный хлорированию метод обеззараживания воды с помощью озона, но оказалось, что озон тоже вступает в реакцию со многими веществами в воде - с фенолом, и образовавшиеся в результате продукты еще токсичнее хлорфенольных. Кроме того, озон очень нестоек и быстро разрушается, поэтому его бактерицидное действие непродолжительно.

Из физических способов обеззараживания питьевой воды наибольшее распространение получило обеззараживание вод ы ультрафиолетовыми лучами, бактерицидные свойства которых обусловлены действием 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. Основным недостатком метода является полное отсутствие последействия. Кроме того, этот метод требует больших капитальных вложений, чем хлорирование.

Материал подготовлен на основе информации открытых источников

При помощи различных способов фильтрации из воды удаляются механические взвеси и растворенные вещества. Ее умягчают, освобождают од органических и неорганических соединений. Однако после фильтрации в воде могут оставаться загрязнения биологического характера. С бактериями и вирусами, многие из которых вызывают заболевания человека, может справиться далеко не каждый фильтр. Чтобы устранить биологическое загрязнение, выполняют обеззараживание питьевой воды.

Для обеззараживания применяют целый ряд методов. Все они делятся на три основные группы: физические, химические и комбинированные.

К этой группе относятся методы, в которых применяются химические реагенты. Жидкость обрабатывают хлорсодержащими веществами или хлором, озоном и некоторыми другими составами воздействующими на биологические объекты. При использовании химических средств важно точно определить количество реагента и время воздействия. Вещества в малых дозах не всегда могут убить всех бактерий, некоторые остаются и быстро восстанавливают численность.

Увеличивать дозу больше необходимого тоже нельзя. Многие вещества токсичные и при употреблении человеком могут вызвать отравление. Кроме того, они образуют мутагенные и канцерогенные соединения.

Хлорирование

Распространенным способом обработки воды является хлорирование. Это старый метод, который остается популярным до настоящего времени. Популярность объясняется дешевизной компонентов, эффективностью, длительным последействием, благодаря которому не происходит повторного роста микроорганизмов.

Однако хлор обладает высокой токсичностью, он создает мутагенные и канцерогенные соединения. Далеко не всегда они удерживаются фильтрами. Только очень тонкая очистка позволяет освободить воду от таких компонентов.

Наибольший вред человеку наносят соединения тригалометаны, обладающие высокой канцерогенностью. Хлор и производные способны вызывать заболевания пищеварительной системы, сердца и сосудов, а также некоторые другие.

Для обеззараживания воды используют хлорную известь, непосредственно сам хлор и другие соединения.

Озонирование

При внесении озона в воду происходит его распадение на атомарный кислород, который обладает сильной окислительной активностью. Он разрушает системы микробных клеток, устраняет ряд запахов. Но при излишнем внесении озон сам создает неприятный запах и усиливает коррозионные процессы, что разрушает металлические трубы.

Данный метод является одним из наиболее безопасных для здоровья человека. Его малое распространение объясняется высокими затратами и сложностью. Для использования озонирования требуется специальное сложное оборудование и специалисты, которые могут с ним работать. При таком методе обеззараживания увеличивается расход электроэнергии.

Сам озон токсичен и в некоторых случаях взрывоопасен. Для частного домовладения такой метод обеззараживания окажется весьма затратным. Потребуется не только дорогостоящая установка, но и регулярное посещение специалиста для обслуживания системы.

Другие реагенты

Группа других реагентов весьма обширная. В нее входят полимерные антисептики, которые эффективны и не вредят организму человека. Сюда же можно отнести соединения тяжелых металлов, бром и йод. Они используются не часто, поскольку требуют точных расчетов и определенных знаний, но их применение позволяет эффективно очистить воду от бактериального загрязнения.

Обеззараживают воду и сильные окислители. К ним относят гипохлорит натрия, перманганат калия, перекись водорода и некоторые другие. При их использовании надо правильно рассчитать дозу, а в случае перманганата калия еще и удалить соединения марганца.

Физические способы обеззараживания

Физические методы основаны на применении ультрафиолетовых лучей, ультразвука и других методов, которые убивают микроорганизмов. Предварительно воду очищают от взвеси, поскольку мутность снижает эффективность воздействия.

Обеззараживание ультрафиолетом

Ультрафиолетовые лучи оказывают действие на обмен веществ в бактериальной клетке и на ее ферментные системы. Уничтожаются и споры бактерий. При этом вкус, цвет и запах воды не изменяются. Токсические вещества при воздействии не образуются, поэтому можно увеличивать дозу облучения.

Для выполнения ультрафиолетового обеззараживания потребуется специальная установка. Стоимость ее будет выше, чем стоимость хлорирования, но дешевле озонирования.

Используют ультрафиолет только после очистки воды от механических взвесей. Замутненность препятствует проникновению лучей.

Эффективность работы установки снижается при отложении на поверхности лампы минеральных солей. Очищают их механическим способом или создавая кислую среду проходящей жидкости.

Ультразвуковая обработка

Использование ультразвука для обеззараживания воды является относительно новой методикой. Звуковые волны, имеющие определенную частоту, создают в воде пустоты с большой разницей в давлении. Это давление разрывает оболочки бактериальных клеток.

Характер бактерицидного воздействия и эффективность обеззараживания зависит от особенностей звуковых колебаний. Особенную роль играет их интенсивность.

Такая обработка безопасна для человека. Она не изменяет характеристики воды, но требует дорогостоящего оборудования. Оборудование нужно периодически обслуживать, а услуги специалистов также не дешевы.

Создается ультразвук специальным генератором. Он может быть пьезоэлектрическим или магнитострикционным.

Применяя ультразвук для уничтожения микроорганизмов, следует помнить, что низкая частота звука усиливает рост бактерий. Очень важно правильно настроить прибор.

Кипячение

Самым простым вариантом физического обеззараживания является кипячение. С его помощью уничтожаются все виды микроорганизмов. Помимо них при кипячении из воды выводятся антибиотики, растворенные газы и снижается жесткость.

Широкое промышленное применение такого метода обеззараживания невозможно из-за его высокой энергозатратности.

Комбинированные способы обеззараживания

Чтобы увеличить эффективность обеззараживания воды, методы применяют в комплексе. Сочетают обычно безреагентные способы с реагентными.

Примером такого воздействия становится сочетание ультрафиолетовой обработки с последующим хлорированием. Ультрафиолет убивает все возможные бактерии, вирусы и их споры, а хлорирование предотвращает повторное заражение. В результате не только вода длительное время оказывается не зараженной микроорганизмами, но и значительно сокращается количество используемых реагентов. С уменьшением концентрации хлора снижается и негативное воздействие на организм человека.

Существуют и другие варианты комбинированного обеззараживания. Так вода подвергается воздействию сразу двух физических методов: ультразвука и ультрафиолета. На выходе получают полностью обеззараженный объем жидкости. Существуют приборы, в которых объединены эти два способа.

Какой бы вариант ни был выбран, обязательно требуется предварительный анализ биологической загрязненности. На основании этого подбирается дозировка реагентов, длительность воздействия и необходимость доочистки. В домашних условиях оптимальными будут ультрафиолетовые установки.

Под обеззараживанием питьевой воды понимают мероприятия по уничтожению в воде бактерий и вирусов , вызывающих инфекционные заболевания. По способу воздействия на микроорганизмы методы обеззараживания воды подразделяются на химические, или реагентные; физические, или безреагентные, и комбинированные. В первом случае должный эффект достигается внесением в воду биологически активных химических соединений; безреагентные методы обеззараживания подразумевают обработку воды физическими воздействиями, а в комбинированных используются одновременно химическое и физическое воздействия.

К химическим способам обеззараживания питьевой воды относят ее обработку окислителями: хлором , озоном и т. п., а также ионами тяжелых металлов. К физическим – обеззараживание ультрафиолетовыми лучами, ультразвуком и т. д. Перед обеззараживанием вода обычно подвергается очистке фильтрацией и (или) коагуляцией, при которой удаляются взвешенные вещества, яйца гельминтов и значительная часть микроорганизмов.

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/м 3 . К тому же существует опасность взрыва озоновоздушной смеси.

Следует отметить, что, хотя ряд зарубежных фирм предлагает автономные озонаторные установки для организации водоснабжения отдельного коттеджа или очистки воды в бассейне, кроме очень высокой стоимости таких устройств, требуется обеспечение их высококачественного обслуживания. Применение установки, предлагаемой одной из отечественных фирм, для автономного водоснабжения без всяких систем контроля содержания озона в воздухе и воде, может печально кончиться для ее владельцев. В этих условиях возможно применение дозирования в воду гипохлорита, получаемого в малогабаритном электролизере типа «Санатор», хотя и здесь требуется квалифицированное обслуживание.

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.

К химическим способам обеззараживания питьевой воды относится также широко применявшееся в начале 20 в. о беззараживание соединениями брома и йода, обладающими более выраженными бактерицидными свойствами, чем хлор, но требующими и более сложной технологии. В современной практике для обеззараживания питьевой воды йодированием предлагается использовать специальные иониты, насыщен ные йодом. При пропускании через них воды йод постепенно вымыва ется из ионита, обеспечивая необходимую дозу в воде. Такое решение приемлемо для малогабаритных индивидуальных установок. Существенным недостатком является изменение концентрации йода во время работы и отсутствие постоянного контроля его концентрации.

Применение активных углей и катионитов, насыщенных серебром , например, С-100 Ag или С-150 Ag фирмы « Purolite », преследует цели не «серебрения» воды, а предотвращения развития микроорганизмов при прекращении движения воды. При остановках создаются идеальные условиях для их размножения – большое количество органики, задержанное на поверхности частиц, их огромная площадь и повышенная температура. Наличие серебра в структуре этих частиц резко уменьшает вероятность обсеменения слоя загрузки. Серебросодержащие катиониты разработки ОАО НИИПМ – КУ-23СМ и КУ-23СП – содержат в себе значительно большее количество серебра и предназначены для обеззараживания воды в установках небольшой производительности.

Из физических способов обеззараживания питьевой воды наибольшее распространение получило обеззараживание воды ультрафиолетовыми лучами , бактерицидные свойства которых обусловлены действием 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. В ажно 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.

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.

Фактором, снижающим эффективность работы установок УФ-обез­зараживания 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.

Обеззараживание питьевой воды ультразвуком основано на способности его вызывать т. н. 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.

Из физических способов индивидуального обеззараживания воды наиболее распространенным и надежным является кипячение, при котором, кроме уничтожения бактерий, вирусов, бактериофагов, антибиотиков и др. биологических объектов, часто содержащихся в открытых водоисточниках, удаляются растворенные в воде газы и уменьшается жесткость воды. Вкусовые качества воды при кипячении меняются мало.

Во многих случаях наиболее эффективным оказывается комплексное применение реагентных и безреагентных методов обеззараживания воды . Сочетание УФ-обеззараживания с последующим хлорированием малыми дозами обеспечивает как высочайшую степень очистки, так и отсутствие вторичного биозагрязнения воды. Так, обработкой воды бассейнов УФ-облучением в сочетании с хлорированием достигается не только высокая степень обеззараживания, снижение пороговой концентрации хлора в воде, но и, как следствие, существенная экономия средств на расходе хлора и улучшение обстановки в самом бассейне.

Аналогично распространяется использование озонирования, при котором уничтожается микрофлора и часть органических загрязнений, с последующим щадящим хлорированием, обеспечивающим отсутствие вторичного биозагрязнения воды. При этом резко сокращается образование токсичных хлорорганических веществ.

Поскольку все микроорганизмы характеризуются определенными размерами, пропуская воду через фильтрующую перегородку с размерами пор меньшими, чем микроорганизмы, можно полностью очистить от них воду. Так, фильтрующие элементы, имеющие размер пор менее 1 микрона, согласно действующим
ТИ 10-5031536-73-10 на безалкогольную продукцию, считаются обеспложивающими, т. е. стерилизующими. Хотя при этом из воды удаляются только бактерии, но не вирусы. Для более «тонких» процессов, когда недопустимо присутствие любых микроорганизмов, например, в микроэлектронике, применяют фильтры с порами размером не более 0,1–0,2 мкм.

Достаточно новыми способами обеззараживания воды являются электрохимический и электроимпульсный. Серийно производятся установки «Изумруд», «Сапфир», «Аквамин» и т. п. Их работа основана на пропускании воды через электрохимический диафрагменный реактор, разделенный ультрафильтрационной металлокерамической мембраной на катодную и анодную область. При подаче постоянного тока в катодной и анодной камерах происходит образование щелочного и кислого растворов, электролитическое образование активного хлора. В этих средах гибнут практически все микроорганизмы и происходит частичное разрушение органических загрязнений. Конструкция проточного электрохимического элемента хорошо отработана, и набором из различного числа таких элементов получают установки заданной производительности. Кроме того, их используют для получения дезинфицирующих растворов – католита и анолита, применяемых в медицинской практике. Что касается заявлений разработчиков об изменении структуры воды и ее чудодейственных свойствах, оставим это без комментариев.

При электроимпульсном воздействии производится электрический разряд в воде – электрогидравлический удар, т. н. эффект Л. А. Юткина. При разряде возникает ударная волна сверхвысокого давления, световое излучение и образуется озон. Эти факторы губительно действуют на биологические объекты в воде.

Что подразумевается под термином «обеззараживание» питьевой воды? Как минимум, очищение питьевой воды от разного рода бактерий или вирусов, вызывающих заражение воды. Эта статья поможет раскрыть тему обеззараживания питьевой воды наиболее полно.

Из этой статьи вы узнаете:

Какие методы обеззараживания питьевой воды существуют

Как провести обеззараживание питьевой воды в домашних условиях

В чем преимущества таблеток для обеззараживания воды

Как провести обеззараживание воды в походных условиях

Методы обеззараживания питьевой воды

Требования к качеству питьевой воды постоянно повышаются. Это вызвано более «совершенными» источниками загрязнения. Если вода не очищена должным образом, то приготовленная на ней пища и напитки будут оказывать негативное влияние на наше здоровье. Потому обеззараживание питьевой воды является необходимым атрибутом современной жизни.

По-настоящему полезная питьевая вода должна содержать необходимую норму минералов и микроэлементов. Поэтому тотальное обеззараживание до уровня дистиллированной – не лучший выход из положения. Производители, выпускающие питьевую воду, не устают нам сообщать о новейших технологиях очистки, направляя немалые средства на рекламу своего продукта. Но какие критерии действительно важны для определения качества питьевой воды? Этих критериев немного, и они просты.

Вода для питья должна:

выглядеть чистой (без лишних примесей и вредных микроорганизмов);

быть вкусной и прозрачной.

Это базовый набор требований, который применим к любой питьевой воде. Конечно, есть случаи, когда необходимо применение специфических методов обеззараживания. Все чаще можно встретить такой термин, как «полезность воды». Его обычно употребляют, говоря о степени жесткости питьевой воды.

Каким бы ни было качество источника, у каждого производителя питьевой воды в процессе изготовления присутствует цикл обеззараживания.

По методу воздействия различают две группы средств для обеззараживания питьевой воды. Эти группы отображены в таблице ниже:

Самым известным и массово применяемым является обеззараживание питьевой воды хлором. Такая популярность обоснована его эффективностью, простотой внедрения и низкой стоимостью реагента.

Химические связи хлора, окисляясь в питьевой воде, оказывают губительное действие на вредоносные микроорганизмы.

Дезинфекция – не единственный эффект от хлорирования. Обеззараживание питьевой воды хлором влияет на органолептические показатели, останавливает размножение водорослей, способствует более долгому сроку службы фильтрующих элементов, очищает питьевую воду от различных форм марганца и железа, делает воду бесцветной.

Но хлорирование – далеко не идеальный способ обеззараживания. Специалисты давно бьют тревогу по поводу использования хлора для очищения питьевой воды. Результат соединений активного хлора с органикой может приводить к образованию крайне опасных для нашего здоровья тригалометанов. Эти вещества относят к канцерогенам, которые вызывают появление раковых образований в человеческом теле. Хлорированную воду нельзя кипятить, поскольку достаточная концентрация хлора может спровоцировать образование диоксина (мощнейший яд).

С соединениями хлора связывают развитие таких болезней:

рак органов пищеварения и печени;

нарушения работы сердца;

повышенное давление;

атеросклероз;

разновидности аллергических реакций.

Минусы и опасность использования хлорированной воды заставляют искать оптимальные методы обеззараживания. Одним из этих методов может быть применение гипохлорита натрия для обеззараживания питьевой воды. Его получают в конечной точке потребления методом электролиза 2–4%-го раствора поваренной соли или минеральной воды, в которой концентрация хлорид-ионов будет не менее 50 мг/л.

Обеззараживание питьевой воды гипохлоритом натрия схоже по действию с растворенным хлором, но с более продолжительным антисептическим действием.

Несомненными преимуществами применения для обеззараживания питьевой воды являются:

Безопасность для организма человека.

Существенно меньший урон природе, чем при хлорировании.

Имеет этот способ обеззараживания и свои недостатки :

Большой расход хлорида натрия. Конверсия соли не превышает 10–20 %. Остальное количество соли, вносимое в воду, лишь повышает ее концентрацию. Сэкономить на количестве соли не получится, поскольку автоматически увеличатся расходы на электроэнергию и на анодные материалы.

Многие эксперты сходятся во мнении, что использование гипохлорита натрия для обеззараживания питьевой воды вместо хлорирования ведет к существенному увеличению риска образования тригалометанов. Процесс их образования слишком долгий, а концентрация напрямую зависит от уровня Ph (чем он выше, тем большее количество тригалометанов образуется).

Можно сделать вывод, что более разумным способом снижения уровня хлорсодержащих соединений является понижение концентрации органики еще до этапа хлорирования.

Есть и другие способы обеззараживания питьевой воды. Например, применение серебра в качестве очистителя. Такой метод хоть и эффективный, но достаточно дорогостоящий. В качестве альтернативы предлагался и метод озонирования питьевой воды. Но взаимодействие озона с другими растворенными в воде веществами, например, с фенолом, приводит к образованию еще более токсичных соединений, чем при хлорировании. Ко всему прочему, озон недолго сохраняет свои антисептические свойства, поскольку быстро разрушается.

Кроме химических, существуют и физические способы обеззараживания питьевой воды. Наиболее популярным из них является воздействие ультрафиолетом. Обеззараживание происходит путем воздействия на внутриклеточный обмен и ферментную систему клетки бактерии. Ультрафиолет избавляет воду от всех вегетативных и споровых бактериальных форм, не меняя при этом органолептических качеств питьевой воды. Способ не получил должного распространения, поскольку он более затратный, если сравнивать с хлорированием, и не обладает последействием.

Таблетки для обеззараживания питьевой воды

Каждому человеку, в зависимости от его массы, в день необходимо 2-3 л питьевой воды. Находясь в «цивилизации», у вас есть возможность прокипятить воду или купить бутылку уже очищенной минеральной воды. Вы не испытываете в данном случае никаких трудностей.

Но в экстренных ситуациях или в условиях похода, когда на кипячение питьевой воды нет времени, ситуация совершенно иная. Вода из рек, озер, родников или прудов не всегда годится к употреблению в сыром виде. Отходы промышленной и сельскохозяйственной отраслей, химические удобрения попадают в водоемы и даже в грунтовые воды, потому очистка такой воды обязательна.

Оптимальным решением в этой ситуации может стать использование специальных таблеток для обеззараживания питьевой воды. Использование таблеток позволяет пить воду из открытых водоемов и родников без предварительной обработки. Способ особенно актуален в походных условиях и на дачных участках. Обеззараживание происходит за счет действия диоксида йода или хлора (в составе таблеток), которые уничтожают все патогенные микроорганизмы в питьевой воде. Используя таблетки для обеззараживания, можно пить воду из рек и болот, не опасаясь за свое здоровье.

Таблетки для обеззараживания питьевой воды поставляются в удобных влагозащитных блистерах, обеспечивающих их долгую сохранность.

Для обеззараживания питьевой воды в полевых условиях используют таблетки, в состав которых входит натриевая соль дихлоризоциануровой кислоты. Одна таблетка может содержать 3,5; 8,5; 12,5; 17 мг этого вещества и, соответственно, 2; 5; 7,3 и 10 мг активного хлора. Как правило, одна таблетка рассчитана на литр воды.

Питьевая вода, не требующая тщательной очистки (из центрального водопровода, артезианской скважины или колодца (только бесцветная)), может быть обеззаражена таблеткой с 3,5 мг действующего вещества. Безопасность такой питьевой воды можно проверить по остаточному содержанию свободного хлора. Через полчаса после растворения таблетки его концентрация должна быть в пределах 0,3–0,5 мг/л.

Для питьевой воды, требующей более серьезной степени обеззараживания, применяют таблетки с 8,5; 12,5 и 17 мг действующего вещества и, соответственно, 5; 7,3 и 10 мг активного хлора. Воду с явными признаками помутнения или окрашивания следует предварительно процедить через фильтр из ткани. При этом количество остаточного содержания свободного хлора через полчаса после растворения действующего вещества должно находиться в пределах 1,4–1,6 мг/л.

Определить необходимую дозировку хлора можно методом тестового хлорирования. Он достаточно прост: в три емкости с питьевой водой объемом в один литр добавляют соответственно, по одной, две и три таблетки с количеством активного хлора 2 или 5 мг (в зависимости от исходного уровня загрязнения воды). После перемешивания воде дают отстояться в течение получаса и проверяют на наличие запаха хлора. Достаточно эффективной степенью обеззараживания считается такая, при которой питьевая вода имеет характерный запах хлора. Сильный запах хлора указывает на необходимость снижения концентрации действующего вещества.

Обеззараживание питьевой воды для индивидуальных нужд производят в плотно закрывающейся емкости (фляге, термосе и т. д.). После растворения таблетки в воде крышку завинчивают и тщательно взбалтывают воду. После этого крышка отвинчивается на пол-оборота и емкость несколько раз переворачивается. Это необходимо для того, чтобы действующее вещество, растворенное в питьевой воде, осело на резьбе крышки. Через полчаса после данной процедуры вода будет полностью пригодна для питья. Для очистки питьевой воды от избытка хлора и его соединений воду фильтруют при помощи активированного угля.

Обеззараживание питьевой воды в домашних условиях

Самым популярным методом обеззараживания питьевой воды остается кипячение. Под воздействием температурной обработки вода проходит процесс обеззараживания, уничтожаются все болезнетворные микроорганизмы. Для этого питьевую воду кипятят в течение 15 минут, не закрывая крышки.

Несмотря на простоту метода, он имеет существенные недостатки :

Хлор и его соединения полностью не удаляются из воды, преобразовываясь в опасное вещество – хлороформ (доказано, что он является причиной возникновения раковых заболеваний).

На стенках емкости, в которой кипятится питьевая вода, оседают отложения солей (самый простой пример – накипь на стенках чайника). Таким образом, концентрация солей тяжелых металлов и нитратов в кипяченой воде может быть выше, чем в исходном варианте (до кипячения).

С точки зрения полезности, кипяченая питьевая вода не представляет никакой ценности для нашего организма.

Еще один простой и доступный метод обеззараживания питьевой воды – обычное отстаивание. Достаточно дать воде отстояться в течение 8 часов, и все летучие соединения, в том числе и хлор, испарятся. Если время от времени перемешивать воду, процесс пойдет быстрее. Но этот метод не удаляет из питьевой воды соли тяжелых металлов, они лишь могут осесть на дно емкости. Поэтому используют только 2/3 части воды, оставляя 1/3 вместе с осадком в емкости для отстаивания.

Простой и эффективный метод обеззараживания питьевой воды – растворение в ней обычной поваренной соли. Пропорция, необходимая для фильтрации: одна столовая ложка соли на два литра воды. Через 20–25 минут вода очистится от солей тяжелых металлов и вредоносных микроорганизмов.

Главный недостаток такого способа очистки в том, что полученная вода непригодна для ежедневного употребления.

Нельзя не упомянуть о таком простом, но очень эффективном способе обеззараживания питьевой воды, как заморозка. Метод предельно прост: вода заливается в металлическую или пластиковую емкость (ни в коем случае не в стеклянную) и ставится в морозильную камеру. Не стоит заполнять емкость «до краев», поскольку вода при замерзании имеет свойство расширяться.

Поскольку чистая вода замерзает быстрее воды с примесями, следует контролировать процесс заморозки. Когда половина воды превратится в лед, оставшуюся воду, со всеми примесями солей, сливают. Получившийся лед растапливают нагреванием или естественным путем. Такая вода может использоваться как для приготовления пищи, так и для питья.

Стоит отметить особую полезность талой воды, выпитой непосредственно после размораживания. Такая вода имеет целебные свойства: активизирует восстановительные процессы в организме, придает силы, уменьшает неприятные ощущения при дерматите, стоматите, бронхиальной астме и аллергических реакциях.

Отличный способ обеззараживания питьевой воды – использование кремния. Метод выглядит следующим образом: маленький кусочек кремния (продается в аптеках) бросается в банку, наполненную водой, накрывается марлей и оставляется в освещенном, но удаленном от солнечных лучей месте. Вода становится очищенной по истечении 2-3 дней. Количество кремния должно соответствовать приблизительно 3–10 г на 1–5 литров воды. После приготовления воду аккуратно сливают, оставляя в посудине некоторое количество жидкости с осадком.

Еще одним народным средством для обеззараживания питьевой воды является шунгит. Для приготовления очищенной таким образом воды достаточно положить на три дня шунгитовый камень в емкость с водой. После приготовления воду сливают, оставляя в емкости осадок, как и в случае с кремниевой водой. Для ориентира, рекомендуют пропорцию: 100 г шунгита на 1 литр воды. Приблизительно раз в шесть месяцев, шунгитовый камень очищают от налета, при помощи жесткой губки или щетки.

Существует еще один эффективный способ обеззараживания питьевой воды в домашних условиях. Это обычный активированный уголь. Он является основным компонентом в фильтрующих системах для очистки воды от примесей и улучшения ее вкусовых качеств. Активированный уголь – отличный абсорбент. Он впитывает вредные компоненты, содержащиеся в воде и устраняет нехарактерные запахи.

Использовать такой метод обеззараживания достаточно просто. В марлю заворачивается активированный уголь и помещается в емкость с водой. Для эффективного обеззараживания достаточно одной таблетки на литр воды. Уже через 8 часов вы получите вкусную очищенную воду, готовую к употреблению.

Не стоит забывать и о таком действенном методе, как обеззараживание питьевой воды с помощью серебра. Этот благородный металл уничтожает все вредоносные микроорганизмы и нейтрализует химические соединения, нежелательные для нашего организма. В воду помещают любой серебряный предмет и оставляют его на 10–12 часов.

Эффективность бактерицидного действия серебра значительно выше, чем описанные ранее методы хлорирования и очищения активированным углем. Вопрос только в высокой стоимости серебра.

Существует немало народных методов обеззараживания питьевой воды. Среди них особо популярны:

Обеззараживание при помощи гроздей рябины. Она помещается в воду и уже через 2-3 часа вы получаете абсолютно чистую жидкость, ничем не уступающую по качеству воде, обеззараженной методом серебрения или при помощи активированного угля.

Известны и такие средства обеззараживания, как добавление в воду ивовой коры, шелухи лука, ветки можжевельника, листьев черемухи и другие. Они отлично зарекомендовали себя как простой способ получения очищенной воды. Для приготовления такой воды в среднем необходимо 12 часов.

Выполнить обеззараживание питьевой воды можно и при помощи уксуса, вина или йода. Для эффективной очистки на литр воды добавляют чайную ложку уксуса или три капли йода (5%-ный раствор), или 300 мл белого сухого вина. Достаточно выстоять воду с одной из этих добавок в течение 2–6 часов, и вы получите пригодную к употреблению жидкость. Правда, этот метод не способен полностью освободить воду от соединений хлора и некоторых вредоносных микроорганизмов.

Некоторые в качестве питьевой воды используют дистиллированную воду. Она не содержит абсолютно никаких примесей и микроорганизмов, но в ней нет и ничего полезного. А постоянное употребление такой воды приводит к вымыванию необходимых организму минералов.

Нельзя не упомянуть и про такой метод очистки, как воздействие на воду магнитами. Приверженцы данной технологии опоясывают сосуд с водой кольцом из магнитов и через 3–5 ч получают очищенную, по их мнению, воду. Кто-то даже устанавливает магниты на водопроводную трубу. Даже теоретически такой метод способен очистить воду только от соединений железа, а на практике эффективность технологии не подтверждена.

Есть еще несколько способов обеззараживания питьевой воды в домашних условиях. Один из них – это использование фильтра-кувшина с кремниево-угольным фильтром в сменном картридже. Он способен удалить из воды соединения хлора, соли тяжелых металлов и вредоносные бактерии. Более дорогой способ обеззараживания воды – использование стационарных фильтров. Стоят они значительно дороже фильтров-кувшинов, да и расходные материалы обойдутся недешево, но на сегодняшний день, это один из самых надежных методов обеззараживания воды.

Обеззараживание питьевой воды в походных условиях подручными средствами

Сегодня практически невозможно найти природный источник воды, из которого можно безопасно пить воду без предварительной обработки (обеззараживания). Конечно, сейчас не XIX век и заражение какой-либо инфекцией вовсе не смертельно, но вред здоровью может быть нанесен серьезный.

В условиях, когда нет возможности пропустить воду через фильтр или использовать традиционные домашние методы, в ход идут подручные средства для обеззараживания питьевой воды:

• Первичное очищение песком.

Такой фильтр легко изготовить из ненужной пластиковой бутылки. В дне проделывают несколько мелких отверстий и застилают его небольшим отрезом ткани. Поверх ткани насыпают песок на 2/3 всего объема емкости. Воду из источника набирают в бутылку, и она медленно вытекает из отверстий, оставляя в песке все примеси. Для более качественного обеззараживания процедуру требуется повторить несколько раз. По мере загрязнения песок нужно заменять.

Туристы часто применяют для обеззараживания древесный уголь. Его не нужно искать, он достается из остатков костра и всегда под рукой. Уголь дробят на мелкую фракцию и засыпают в емкость для очистки воды. Следует помнить, что для данного метода обеззараживания подойдет уголь, образовавшийся от сжигания лиственных пород деревьев. Уголь от хвойных пород может придать воде нехарактерный привкус.

• Обеззараживание хлорированием.

Мы упоминали уже о методе хлорирования питьевой воды. Несомненный плюс данного метода в длительном воздействии соединений хлора на воду. Это предотвращает такие процессы в воде, как цветение, появление мутного осадка или посторонних запахов. Но хлор вместе с тем попадает в наш организм, постепенно отравляя его. Использование хлора в нужной концентрации делает его более безопасным, а простые методы дехлорирования позволяют свести вероятность попадания хлора в организм к минимуму.

В условиях, приближенных к экстремальным, можно применять гипохлорит натрия для обеззараживания питьевой воды. Для этого отлично подходит отбеливающее средство «Белизна». В ее составе содержится только раствор гипохлорита натрия. В концентрированном виде она достаточно опасна. Поэтому при работе с ней необходимо пользоваться перчатками и очками. Но в разбавленном виде «Белизна» может послужить отличным обеззараживающим средством.

По нормам, для эффективного хлорирования воды, взятой из открытых источников, нужно использовать от 1 до 3 мг активного хлора на литр воды. 4%-ная «Белизна» содержит от 20 до 50 г/л активного хлора. Значит, для одного литра воды понадобится 0,075 мл отбеливателя. Для простоты измерения на канистру воды (20 л) добавляют 1,5 мл «Белизны».

• Обеззараживание природными средствами.

Хорошо, если в походе у вас под рукой оказались листья малины, ромашки, зверобоя, брусники или чистотела. Эти растения давно известны как отличные антисептики. Их можно просто бросить в кипящую воду, получив вкусный и полезный чай.

Такой распространенный в природе минерал, как кремний тоже является отличным антисептиком. Он создает электрически заряженное поле и притягивает в свои коллоидные соединения вредоносные микроорганизмы. Добавление двух граммов кремния на литр воды позволяет получить безопасную для питья воду и около суток хранить ее в закрытой емкости.

• Очистка воды с обеззараживанием промышленными средствами.

Большой популярностью у туристов пользуются переносные фильтры. С помощью таких фильтров можно без опаски пить воду практически из любого источника. Переносные фильтры способны удалить из воды все вредоносные микроорганизмы.

В продвинутых моделях портативных фильтров применяют современную трековую мембрану (полимерная пленка с 300 миллионов отверстий диаметром 0,2 мкм на 1 см² площади). Прототипом этой мембраны послужила обыкновенная живая клетка, получающая из множества таких мелких отверстий воду и полезные вещества.

Данные фильтры не требуют каких-либо расходных материалов (достаточно промыть скопившиеся остатки на мембране и фильтр вновь готов к эксплуатации). Уровень производительности фильтра можно повысить, состыковав картриджи между собой.

Если у вас возникли затруднения при выборе способа обеззараживания воды, вы можете обратиться к профессионалам. На российском рынке присутствует немало компаний, которые занимаются разработкой систем водоочистки. Самостоятельно, без помощи профессионала, выбрать тот или иной вид фильтра воды довольно сложно. И уж тем более не стоит пытаться смонтировать систему водоочистки самостоятельно, даже если вы прочитали несколько статей в Интернете и вам кажется, что вы во всем разобрались.

Надежнее обратиться в компанию по установке фильтров, которая предоставляет полный спектр услуг – консультацию специалиста, анализ воды из скважины или колодца, подбор подходящего оборудования, доставку и подключение системы. Кроме того, важно, чтобы компания предоставляла и сервисное обслуживание фильтров.

Наша компания Biokit предлагает широкий выбор систем обратного осмоса, фильтры для воды и другое оборудование, способное вернуть воде из-под крана ее естественные характеристики.

Специалисты нашей компании готовы помочь вам:

подключить систему фильтрации самостоятельно;

разобраться с процессом выбора фильтров для воды;

подобрать сменные материалы;

устранить неполадки или решить проблемы с привлечением специалистов-монтажников;

найти ответы на интересующие вопросы в телефонном режиме.

Доверьте очистку воды системам от Biokit – пусть ваша семья будет здоровой!