Обеззараживание воды

Мы не можем представить своей жизни без воды. Человеческое тело состоит по большей части из жидкости, и для правильной работы всех его органов необходимо ежедневно выпивать определённое её количество. В настоящее время обеззараживание воды – является одной из острых проблем нашего общества, которому в последнее время уделяется большое внимание. Дезинфекция для получения чистой питьевой воды позволяет удалить из неё нежелательные соединения и болезнетворные организмы. Фильтрация помогает освободить воду от тяжёлых металлов.

На сегодняшний день существует не один метод очистки воды. Выбор одного из них напрямую зависит от загрязнённости имеющейся жидкости и целей, для которых она будет использоваться. Существует несколько способов очистки и дезинфекции.

Ниже будут рассмотрены основные методы обеззараживания.

Способы обеззараживания питьевой воды

От качества воды в водопроводе, её химических и физических показателей напрямую зависит здоровье человека. Чистая жидкость не содержит неприятных запахов, нейтральна на вкус – на эти показатели следует обращать внимание в первую очередь.

Все современные виды обеззараживания воды можно классифицировать следующим образом:

• химические;
• физические;
• комбинированные.

Согласно первому способу для очистки используются особые химеческие растворы, содержащие ионы и биологически активные вещества. Реагентная дезинфекция проводится с точным дозированием компонентов в течение определённого времени. Физические методы предполагают воздействие на жидкость ультрафиолетовым излучением или ультразвуком. К этому способу обеззараживания воды относится и простое кипячение. Последний способ включает в себя безреагентное воздействие, так и использование химии. Какой метод при обеззараживание выбрать, поможет детальный анализ состава воды.

Для выявления загрязнения проводятся специализированные лабораторные исследования, бактериологические и химические. С их помощью определяется количество бактерий, а также степень прочих нежелательных загрязнений. После сделанных анализов выбирается тот или иной способ обеззараживания воды.

Химический анализ показывает, какие элементы содержатся в исследуемой жидкости, а также их количество. Есть несколько главных признаков, определяемых этим способом.

С помощью бактериологического анализа можно установить наличие или отсутствие в исследуемой жидкости различных грибковых, вирусных микроорганизмов и бактерий. Такие подробные исследования помогают в выборе лучшего способа обеззараживания воды.

В настоящее время не прекращаются поиски способов улучшения качества воды из пресных водоисточников. Прогресс позволяет сделать их доступнее и эффективнее.

Химические методы обеззараживания питьевой воды

Химические способы обеззараживания воды, как было сказано выше, на добавлении в жидкость веществ, способных убить болезнетворные организмы. К ним относятся натрия озон, хлор и его диоксид, а также натрия гипохлорит. Чтобы достигнуть максимального результата, вещества желательно добавлять с избытком. При недостаточном их количестве бактерии не только могут выжить, но и размножиться. Следует также знать, что обеззараживания воды избыток химического вещества нужно рассчитывать с осторожностью. Однако такой способ является самым надёжным, поскольку позволит предотвратить повторное заселение микроорганизмов.

Для обеззараживания питьевой воды самым широко распространённым способом является хлорирование. Для этих же целей проводится олигодинамия, озонирование, насыщение бромом и йодом, а также используются полимерные реагенты.

Хлорирование

Хлор является одним из наиболее доступных бактерицидных средств, применяемых для избавления жидкости от различных патогенных микроорганизмов. Вещества, его содержащие, используются для дезинфекции воды, предназначающейся для пищевых целей, бассейнов и при уборке помещений. Этот способ очень популярен: простота использования сочетается с высокой эффективностью обеззараживания воды и сравнительно небольшими затратами.

Существует два вида использования такого способа очистки:

• хлорирование нормальное;
• перехлорирование.

Первый способ будет эффективен в условиях работы с водой, из мало загрязнённых источников. Если же в ней есть фенолы, которые ухудшают состояние при нормальном хлорировании, то применяют второй вариант. После остатки вещества удаляются в процессе дехлорирования.

При обеззараживание воды с помощью хлора, могут возникнуть некоторые проблемы. Избыток вещества в организме человека может привести к проблемам ЖКТ, печени и почек. К тому же, хлор способствует распространению коррозии, которая приводит к быстрому выходу из строя оборудования. При взаимодействии хлора с органическими веществами образуются так называемые тригалометаны, которые могут спровоцировать появление симптомов астмы.

Озонирование

Озонирование – один и химических методов обеззараживания, при котором на жидкость воздействуют трёхатомной молекулой кислорода. Главная особенность озона – окисление, которое одинаково губительно для металлов и микроорганизмов. Благодаря этому, попадая внутрь клетки бактерии, озон способствует разрушению её стенок. Это химическое соединение наряду с мощными антисептическими свойствами, способно обесцветить и дезодорировать воду. Процесс очищения в сравнении с действием хлора протекает гораздо быстрее.

Несмотря на то, что метод озонирования наиболее действенен и безопасен, всё же имеет минусы. Перенасыщение озоном приводит к преждевременному разрушению металлических элементов и трубопроводов вследствие мощной коррозии, в результате – быстрый износ и разрушение аппаратов. К тому же, последние исследования говорят о том, что воздействие трёхатомным кислородом пробуждает спящие микроорганизмы. Озонирование применяется на водоочистных станциях и сопровождается большим потреблением энергии. Установка необходимого оборудования будет стоить недёшево.

Поскольку этот газ является взрывоопасным и токсичным, для работы с ним нужны только специалисты с высокой квалификацией.

Олигодинамия

Олигодинамическое воздействие – ещё один химический метод обеззараживания воды. Этот процесс характеризуется применением тяжёлых металлов очень маленькой концентрации. Суть его работы состоит в том, что положительные ионы металлов при попадании в жидкость начинают контактировать с отрицательно заряженными микроорганизмами. В результате контакта в клетке бактерии появляются альбумины, которые вызывают её гибель.

Олигодинамия редко используется для дезинфекции. В основном она применяется при работе с малыми объёмами жидкости.

Полимерные реагенты

Для очистки питьевой воды применяют ещё один современный метод – влияние полимерными реагентами. Этот способ отличается от озонирования и хлорирования относительной безопасностью. У полимерного очищения существует ряд преимуществ перед прочими методами. Они не вызывают коррозию, нейтральны по отношению к человеческому организму, чистая жидкость не имеет ни вкуса, ни запаха. Несмотря на это, достигнутый эффект сохраняется в течение длительного времени. Чаще всего их применяют в общественных бассейнах.

Йодирование и бромирование

К химический методом обеззараживания воды относится насыщение бромом и йодом. При йодировании используются различные соединения йода. Йод – медицинский дезинфектор, известный с давних пор. Однако, не смотря на широкую известность и неоднократные попытки применять раствор для улучшения свойств воды, метод не приобрёл популярности. Во всём виноват сильный и не особо приятный запах.

Бром является достаточно мощным реагентом, и способен убить большую часть патогенных микроорганизмов. Но бромирование применяется редко, поскольку данное вещество дорого стоит.

Физические методы обеззараживания воды

Помимо химии для обеззараживания воды в промышленных целях используются и разнообразные физические методы. К ним относится воздействие на жидкость ультразвуком, ультрафиолетом или электричеством, а также простая термическая обработка.

Любые безреагентные методы предполагают предварительную коагуляцию и фильтрацию перед процессом обеззараживания воды. Грубая фильтрация позволяет избавиться от яиц гельминтов, части микроорганизмов и взвешенных частиц.

В процессе воздействия ультрафиолетовыми лучами к резервуару подводится какое-то количество энергии. Для расчёта количества, необходимого для обеззараживания воды, следует учитывать такие параметры, как время, мощность излучения и число биологических организмов.

В некоторых случаях безреагентные методы позволяют добиться лучшего результата в сравнении с химическими. Так, лучи ультрафиолета лучше хлора в борьбе с биоорганизмами. Далее рассмотрим подробнее физические способы обеззараживания воды.

УФ — излучение

Очищающие свойства ультрафиолета были известны уже давно. Действие излучения практически аналогично действию солнечных лучей, которые отлично расправляются с неприспособленными мельчайшими организмами вне озонового слоя нашей планеты. В результате его воздействия на бактериальные клетки, в них нарушается строение ДНК, и они перестают делиться, что приводит к скорой гибели.

Для очищения загрязнённой воды используются конструкции из помещённых в чехлы с кварцем ламп. Производимое излучение в считанные секунды убивает патогенную микрофлору, а кварцевые чехлы препятствуют остыванию ламп. Эффективность данного метода напрямую зависит от характеристик имеющейся жидкости. В прозрачной воде свет проникает дальше, и лампы дольше остаются чистыми. Поэтому перед процедурой воду дополнительно пропускают через другие фильтры.

Сооружения для обеззараживания воды дополнительно оснащаются мешалками. Действие УФ-излучения улучшается при смешивании водных слоёв.

Следует знать, что кварцевые чехлы необходимо время от времени чистить, а сами лампы подлежат замене через год службы.

Ультразвуковое обеззараживание

Ультразвуковое обеззараживание проводится с использованием специальных установок, создающих интенсивные звуковые колебания высокой частоты. В результате этого в жидкости образуются пустоты, как при кипячении, мгновенно меняется давление. Микроорганизмы не выдерживают таких условий, оболочки их клеток просто разрываются.

Несмотря на то, что методы с использованием ультразвука для очистки и обеззараживания воды отличаются высокой эффективностью, не сильно распространены. Подобные конструкции стоят достаточно дорого и требуют высококвалифицированного обслуживания.

Термическая обработка воды

Термическая обработка, как метод обеззараживания питьевой воды благодаря своей простоте широко распространён в быту населения. С помощью кипячения можно избавиться почти от всевозможных болезнетворных представителей микрофлоры. Воздействие высокими температурами способствуе6т снижению жёсткости, а также освобождает растворённые в жидкости газы. При термообработке вкус воды не изменяется. У этого способа есть только один минус: такая вода остаётся чистой примерно 24 часа, после в ней снова могут появиться вредоносные организмы.

Электроимпульсный способ

Электроимпульсный метод представляет собой пропускание через жидкость электричества. Мельчайшие организмы погибают от гидравлического удара, создаваемого вследствие импульса ударной волной. Такой вид очистки эффективно работает даже в замутнённой воде. Жидкость освобождается от населяющей микрофлоры любого типа и остаётся чистой до четырёх месяцев. Два минуса у метода – требует больших денежных затрат и немалого количества энергии.

Комбинированные методы обеззараживания воды

Помимо химических и физических методов обеззараживания воды для достижения наилучшего эффекта применяют их различные комбинации. Самым распространённым из них считается сочетание хлорирования с воздействием ультрафиолетом. Сначала через жидкость пропускают ультрафиолетовые лучи, которые убивают всех представителей микрофлоры, после добавляют хлор, чтобы не произошло повторного заражения. Такой способ обеззараживания питьевой воды одинаково подходит для чистки бассейнов и на станциях питьевого водоснабжения. В первом случае УФ-лучи сочетают с натрия гипохлоритом.

В других методах обеззараживания воды вместо хлора используют озон, тяжёлые металлы используют для окисления. В качестве окислителя может браться как озон, так и вещества, содержащие хлор. При этом окислители избавляют жидкость от патогенных микроорганизмов, а металлы предотвращают повторное заражение.

Существуют прочие комбинированные методы обеззараживания воды. К ним относится технология сочетания ультрафиолета и ультразвука. Обеззараживание в едином световом луче предполагает одновременное воздействие на очищаемую жидкость с одной стороны ультразвуковыми преобразователями, а с другой – ультрафиолетовыми лампами. При этом, оказавшиеся в световом поле бактерии, подвергаются воздействию кавитации и УФ-лучей.

Очистка и обеззараживание воды в бытовых условиях

В некоторых ситуациях приходится проводить процедуру обеззараживания воды в домашних условиях. Для этих целей можно применять:

• марганцовку (калия перманганат);
• кремний;
• травы и цветы;
• специальные таблетки.

На ведро воды берётся 1-2 грамма марганцовки. После того как выпадет осадок, вода может быть использована в пищевых целях. Для обеззараживания воды в жидкость кладут кремний и оставляют на 24 часа, после чего её можно пить без опасений. В походных условиях очистить питьё можно при помощи растений. Хорошими дезинфицирующими свойствами обладают: брусника, чистотел, ромашка и зверобой.

В настоящее время в продаже можно найти растворимые обеззараживающие таблетки, которые наряду с другими средствами можно использовать хозяйственно. В их основе – хлор, поэтому этот способ близок к химическим методам.

Правило использования:

• если жидкость не сильно загрязнена, то берётся одна таблетка на литр, время воздействия 15-20 мин.;
• при сильном загрязнении количество можно взять 2 таблетки или вдвое увеличить время.

Не стоит забывать о самом простом и доступном способе обеззараживания воды – о кипячении, о котором говорилось выше.

Обеззараживание питьевой воды в походных условиях подручными средствами

В походных условиях для обеззараживания воды используют те же средства, что в быту. Предпочтение отдаётся обеззараживающим таблеткам благодаря простоте применения. Обеззараженная таким методом вода будет безопасна для использования в питьевых целях.

Все водоисточники делятся на две группы – подземные и наземные. При выборе источника питья следует учитывать расположение различных промышленных предприятий, крупных городов, а также учитывать возможное загрязнения, к которым может привести их функционирование. Время года также влияет на состояние жидкости в реках, морях и прочих поверхностных водохранилищах.

Вода в реке отличается замутнённостью, жёсткая и нередко насыщена разного вида мельчайшими биоорганизмами. Стоячие воды водохранилищ и озёр мутнеют во время цветения водорослей. Кроме этого, из-за постоянного взаимодействия с солнечным светом, в ней развивается множество бактерий.