Знезараження води сучасні методи

Вода є невід'ємною частиною нашого життя. Щодня ми випиваємо певний обсяг і часто навіть не замислюємося про те, що знезараження води та її якість – важлива тема. А дарма, важкі метали, хімічні сполуки та хвороботворні бактерії здатні спричинити незворотні зміни у людському організмі. На сьогоднішній день гігієні води приділяється серйозна увага. Сучасні методи знезараження питної води здатні очистити її від бактерій, грибків, вірусів. Вони прийдуть на допомогу і в тому випадку, якщо вода погано пахне, має сторонні смаки, кольоровість.

Переважні методи підвищення якості вибирають залежно від мікроорганізмів, що містяться у воді, рівня забрудненості, джерела водопостачання та інших факторів. Знезараження спрямовано видалення хвороботворних бактерій, які руйнівно впливають організм людини.

Очищена вода прозора, не має сторонніх присмаків та запахів, а також абсолютно безпечна. Насправді для боротьби зі шкідливими мікроорганізмами застосовують способи двох груп, і навіть їх комбінацію:

хімічні;
фізичні;
комбіновані.

Для того щоб вибрати ефективні методи дезінфекції необхідно провести аналіз рідини. Серед аналізів, що проводяться, виділяють:

хімічний;
бактеріологічний;

Застосування хімічного аналізу дозволяє визначити вміст у воді різних хімічних елементів: нітратів, сульфатів, хлоридів, фторидів тощо. Все ж таки показники, аналізовані даним методом, можна поділити на 4 групи:

Органолептичні показники. Хімічний аналіз води дозволяє визначити її смак, запах та колір.
Інтегральні показники – щільність, кислотність та жорсткість води.
Неорганічні – різні метали, що у воді.
Органічні показники – вміст у воді речовин, які можуть бути змінені під впливом окислювачів.

Бактеріологічний аналіз спрямовано виявлення різних мікроорганізмів: бактерій, вірусів, грибків. Подібний аналіз виявляє джерело зараження та допомагає визначити методи знезараження.

Хімічні методи знезараження питної води

Хімічні способи засновані на додаванні у воду різних реагентів-окислювачів, що вбивають шкідливі бактерії. Найбільшу популярність серед таких речовин набули хлор, озон, гіпохлорит натрію, діоксид хлору.

Досягнення високої якості важливо правильно розрахувати дозу реагенту. Мала кількість речовини може не мати ефекту, а навіть навпаки сприяти збільшенню кількості бактерій. Реагент необхідно вводити з надлишком, це дозволить знищити як мікроорганізми, так і бактерії, що потрапили у воду після знезараження.

Надлишок потрібно розраховувати дуже акуратно, щоб він не міг завдати шкоди людям. Найбільш популярні хімічні методи:

хлорування;
озонування;
олігодинамія;
полімерні реагенти;
йодування;
бромування.

Хлорування

Очищення води хлоруванням є традиційним і одним із найпопулярніших способів очищення води. Хлорвмісні речовини активно використовують для очищення питної води, води в басейнах, дезінфекції приміщень.

Свою популярність цей спосіб набув завдяки простоті використання, низькій вартості, високій ефективності. Більшість патогенних мікроорганізмів, що викликають різні захворювання, не стійкі до хлору, який має бактерицидну дію.

Для створення несприятливих умов, що перешкоджають розмноженню та розвитку мікроорганізмів, достатньо ввести хлор у невеликому надлишку. Надлишок хлору сприяють продовженню ефекту знезараження.

У процесі обробки води можливі такі способи хлорування: попереднє та кінцеве. Попереднє хлорування застосовують максимально близько до місця забору води, на даному етапі використання хлору не тільки знезаражують воду, але й сприяють видаленню низки хімічних елементів, зокрема заліза та марганцю. Кінцеве хлорування – останній етап у процесі обробки, під час якого відбувається знищення шкідливих мікроорганізмів у вигляді хлору.

Також розрізняють нормальне хлорування та перехлорування. Нормальне хлорування застосовують для дезінфекції рідини з джерел із добрими санітарними показниками. Перехлорування – у разі сильної зараженості води, а також якщо вона заражена фенолами, які у разі нормального хлорування лише посилюють стан води. Залишки хлору у разі видаляють дехлорированием.

Хлорування, як та інші методи, поряд з перевагами має свої мінуси. Потрапляючи в організм людини в надлишку, хлор веде до проблем із нирками, печінкою, ШКТ. Висока корозійна активність хлору тягне за собою швидке зношування обладнання. У процесі хлорування утворюються різноманітні побічні продукти. Наприклад, тригалометани (сполуки хлору з речовинами органічного походження), здатні викликати симптоми астми.

В силу широти застосування хлорування у ряду мікроорганізмів сформувалася стійкість до хлору, тому певний відсоток зараження води все ж таки можливий.

Для дезінфекції води найчастіше використовують газоподібний хлор, хлорне вапно, діоксид хлору та гіпохлорит натрію.

Хлор – найпопулярніший реагент. Використовують його в рідкому та газоподібному вигляді. Знищуючи хвороботворну мікрофлору, усуває неприємний смак та запах. Запобігає росту водоростей та веде до покращення якості рідини.

Для очищення хлором використовують хлоратори, у яких газоподібний хлор абсорбують з водою, а потім отриману рідину доставляють до місця застосування. Незважаючи на популярність даного методу, він є досить небезпечним. Транспортування та зберігання високотоксичного хлору зобов'язує до дотримання техніки безпеки.

Хлорне вапно – речовина, що отримується під впливом газоподібного хлору на сухе гашене вапно. Для знезараження рідини застосовують хлорне вапно, відсоток хлору в якому становить не менше 32-35%. Даний реагент дуже небезпечний для людини, що викликає складності при виробництві. Внаслідок цих та інших факторів хлорне вапно втрачає свою популярність.

Діоксид хлору має бактерицидну дію, практично не забруднює воду. На відміну від хлору не утворює тригалометанів. Основна причина, яка гальмує його використання – висока вибухонебезпечність, що ускладнює виробництво, транспортування та зберігання. В даний час освоєно технологію виробництва на місці застосування. Знищує всі види мікроорганізмів. До недоліківможна віднести здатність утворювати вторинні сполуки – хлорати та хлорити.

Гіпохлорит натрію застосовують у рідкому вигляді. Відсоток активного хлору в ньому вдвічі більший, ніж у хлорному вапні. На відміну від діоксиду титану має відносну безпеку при зберіганні та використанні. Ряд бактерій стійкий до його дії. У разі тривалого зберігання втрачає властивості. На ринку є у вигляді рідкого розчину з різним вмістом хлору.

Варто відзначити, що всі реагенти, що містять хлор, мають високу корозійну активність, у зв'язку з чим їх не рекомендується використовувати для очищення води, що надходить у воду через металеві трубопроводи.

Озонування

Озон, як і хлор, є сильним окислювачем. Проникаючи крізь оболонки мікроорганізмів, він руйнує стінки клітини та вбиває її. як із знезараженням води, так і з її знебарвленням та дезодорованими. Здатний окислювати залізо та марганець.

Маючи високу антисептичну дію, озон руйнує шкідливі мікроорганізми в сотні разів швидше, ніж інші реагенти. На відміну від хлору знищує практично всі відомі види мікроорганізмів.

При розпаді реагент перетворюється на кисень, який насичує організм людини на клітинному рівні. Швидкий розпад озону в той же час є недоліком даного методу, оскільки вже через 15-20 хв. після процедури, вода може зазнати повторного зараження. Існує теорія, згідно з якою при впливі озону на воду починається розкладання фенольних груп гумінових речовин. Вони активують організми, які до моменту обробки перебували у сплячці.

Насичуючись озоном, вода стає корозійно-активною. Це призводить до пошкодження труб водопроводу, сантехніки, побутової техніки. У разі помилкової кількості озону можливе утворення побічних елементів, які мають високу токсичність.

Озонування має інші мінуси, до яких варто віднести високу вартість покупки та установки, великі електровитрати, а також високий клас небезпеки озону. При роботі з реагентом необхідно дотримуватися обережності та техніки безпеки.

Озонування води можливе за допомогою системи, що складається з:

озоногенератора, у якому відбувається процес виділення озону із кисню;
системи, яка дозволяє ввести озон у воду та змішати його з рідиною;
реактора - ємності, в якій відбувається взаємодія озону з водою;
деструктора - пристрої, що видаляє залишковий озон, а також приладів, що контролюють озон у воді та повітрі.

Олігодинамія

Олігодинамія - знезараження води за допомогою впливу на неї благородних металів. Найбільш вивчено застосування золота, срібла та міді.

Найпопулярнішим же металом з метою знищення шкідливих мікроорганізмів є срібло. Його властивості розкрили ще в давнину, в ємність із водою поміщали ложку або монетку зі срібла і давали такій воді відстоятися. Твердження, що такий метод ефективний досить спірне.

Теорії впливу срібла на мікроби не отримали остаточного підтвердження. Існує гіпотеза, згідно з якою клітину руйнують електростатичні сили, що виникають між іонами срібла з позитивним зарядом та негативно зарядженими клітинами бактерій.

Срібло – важкий метал, який у разі накопичення в організмі може викликати низку захворювань. Досягти антисептичного ефекту можна лише при високих концентраціях даного металу, що є згубним для організму. Найменша кількість срібла здатна лише призупинити зростання бактерій.

До того ж практично не чутливі до срібла спороутворюючі бактерії, не доведено його вплив на віруси. Тому застосування срібла доцільно лише продовження термінів зберігання спочатку чистої води.

Іншим важким металом, здатним надавати бактерицидну дію, є мідь. Ще в давнину помітили, що вода, яка стояла в мідних судинах, набагато довше зберігала свої високоречовини. На практиці цей метод використовують в основних побутових умовах для очищення невеликого обсягу води.

Полімерні реагенти

Використання полімерних реагентів – сучасний метод знезараження води. Він значно виграє у хлорування та озонування за рахунок своєї безпеки. Рідина, очищена полімерними антисептиками не має смаку та сторонніх запахів, не викликає корозії металу, не впливає на організм людини. Даний метод набув поширення в очищенні води в басейнах. Вода, очищена полімерним реагентом, не має кольору, стороннього смаку та запаху.

Йодування та бромування

Йодування – метод знезараження, який використовує йодовмісні сполуки. Дезинфікуючі властивості йоду відомі медицині з давніх-давен. Незважаючи на те, що даний метод широко відомий і неодноразово робилися спроби його використання, використання йоду як дезінфектор води популярності не набуло. Цей метод має істотний недолік, розчиняючись у воді, він викликає специфічний запах.

Бром – досить ефективний реагент, який знищує більшу частину відомих бактерій. Однак через свою високу вартість популярністю не користується.

Фізичні методи знезараження води

Фізичні способи очищення та дезінфекції працюють воду без використання реагентів та втручання у хімічний склад. Найбільш популярні фізичні методи:

УФ-опромінення;
ультразвукова дія;
термічна обробка;
електроімпульсний спосіб;

УФ-випромінювання

Все більшої популярності серед методів знезараження води набирає застосування УФ-випромінювання. В основі методики лежить той факт, що промені, довжина хвилі у яких 200-295 нм, можуть убивати патогенні мікроорганізми. Проникаючи крізь клітинну стінку, вони впливають на нуклеїнові кислоти (РНД та ДНК), а також викликають порушення у структурі мембран та клітинних стінок мікроорганізмів, що веде до загибелі бактерій.

Для визначення дози випромінювання необхідно провести бактеріологічний аналіз води, це дозволить виявити види патогенних мікроорганізмів та їхню сприйнятливість до променів. На ефективність також впливає потужність лампи і рівень поглинання випромінювання водою.

Доза УФ-випромінювання дорівнює добутку інтенсивності випромінювання з його тривалість. Що стійкість мікроорганізмів, то довше ними необхідно впливати

УФ-випромінювання не впливає на хімічний склад води, не утворює побічних сполук, у такий спосіб унеможливлює завдання шкоди людині.

При використанні даного методу неможливе передозування, УФ-опромінення відрізняється високою швидкістю реакції, для знезараження всього обсягу рідини потрібно кілька секунд. Не змінюючи склад води, випромінювання здатне знищити всі відомі мікроорганізми.

Однак, не позбавлений цього методу та недоліків. На відміну від хлорування, що має пролонгуючий ефект, ефективність опромінення зберігається до тих пір, поки промені впливають на воду.

Хороший результат можна досягти лише в очищеній воді. На рівень поглинання ультрафіолету впливають домішки, що містяться у воду. Наприклад, залізо здатне служити для бактерій своєрідним щитом і ховати їх від впливу променів. Тому доцільно провести попереднє очищення води.

Система для УФ-випромінювання складається з кількох елементів: виконаної з нержавіючої сталі камери, в яку вміщено лампу, захищену кварцовими чохлами. Проходячи через механізм такої установки, вода постійно піддається дії ультрафіолету та повного знезараження.

Ультразвукове знезараження

Ультразвукове знезараження ґрунтується на методі кавітації. За рахунок того, що під впливом ультразвуку відбуваються різкі перепади тиску, мікроорганізми руйнуються. Ефективний ультразвук і для боротьби з водоростями

Цей метод має вузьке коло використання і перебуває в стадії освоєння. Перевагою є нечутливість до високої каламутності та кольоровості води, а також можливість впливати на більшість форм мікроорганізмів.

На жаль, цей метод застосовується лише для малих обсягів води. Як і УФ-опромінення робить ефект тільки в процесі взаємодії з водою. Не здобуло ультразвукове знезараження популярності і через необхідність встановлення складного і дорогого обладнання.

Термічна обробка води

У домашніх умовах термічний спосіб очищення води – всім відоме кип'ятіння. Висока температура вбиває більшість мікроорганізмів. У промислових умовах даний метод неефективний через його громіздкість, великі тимчасові витрати і низьку інтенсивність. До того ж, термічна обробка не здатна позбавити сторонніх присмаків та хвороботворних суперечок.

Електроімпульсний спосіб

В основі електроімпульсного способу лежить застосування електричних розрядів, що формують ударну хвилю. Під впливом гідравлічного удару мікроорганізми гинуть. Даний метод ефективний як для вегетативних, так і спороутворюючих бактерій. Здатний досягти результату навіть у каламутній воді. Крім того, бактерицидні властивості обробленої води зберігаються до чотирьох місяців.

Мінусом є висока енергоємність та дорожнеча.

Комбіновані методи знезараження води

Для досягнення найбільшого ефекту використовують комбіновані способи, зазвичай реагентні методи поєднують з безреагентними.

Високу популярність здобуло поєднання УФ-опромінення з хлоруванням. Так, уф-промені вбивають патогенну мікрофлору, а хлор перешкоджає повторному зараженню. Даний метод використовують як для очищення питної води, так і для очищення води в басейнах.

Для знезараження басейнів УФ-випромінювання переважно використовують із гіпохлоритом натрію.

Замінити хлорування на першому етапі можна озонуванням

Інші методи включає окислення в поєднанні з важкими металами. Окислювачами можуть бути як хлорсодержащие елементи, і озон. Суть комбінування полягає в тому, що окислювачі оббивають шкідливі мікроби, а важкі метали дозволяють зберегти знезаражену воду. Існують інші способи комплексної дезінфекції води.

Очищення та знезараження води в побутових умовах

Часто необхідно очистити воду у невеликих кількостях прямо тут і зараз. Для цих цілей використовують:

розчинні знезаражувальні пігулки;
перманганат калію;
кремній;
підручні квіти, трави.

Знезаражуючі таблетки можуть допомогти в похідних умовах. Як правило, одну пігулку застосовують на 1 л. води. Цей метод можна зарахувати до хімічної групи. Найчастіше в основі таких пігулок лежить активний хлор. Час дії пігулки 15-20 хвилин. У разі сильного забруднення кількість можна подвоїти.

Якщо раптом пігулок не виявилося, можливе застосування звичайної марганцівки з розрахунку 1-2 г на відро води. Після того як вода відстоиться, вона готова до використання.

Також бактерицидну дію мають природні рослини – ромашку, чистотіл, звіробій, брусницю.

Ще один реагент – кремній. Помістіть його у воду і дайте їй відстоятись протягом доби.

Джерела водопостачання їхня придатність для знезараження

Джерела водопостачання можна розділити на два види – поверхневі та підземні води. До першої групи належить вода з річок та озер, морів та водосховищ.

При аналізі придатності вод для пиття, розташованих на поверхні, проводять бактеріологічний та хімічний аналіз, оцінюють стан дна, температуру, щільність та солоність морської води, радіоактивність води тощо. Важливу роль при виборі джерела грає перебування поблизу промислових об'єктів. Ще один етап оцінки джерела водозабору – прорахунок можливих ризиків зараження води.

Склад води у відкритих водоймищах залежить від пори року, така вода містить різні забруднення, серед яких і хвороботворні мікроорганізми. Найбільш високий ризик зараження водойм поруч із містами, заводами, фабриками та іншими об'єктами промисловості.

Річкова вода дуже каламутна, відрізняється кольоровістю та жорсткістю, а також великою кількістю мікроорганізмів, зараження якими найчастіше походить зі стічних вод. У воді з озер та водосховищ часто зустрічається цвітіння через розвиток водоростей. Також такі води

Особливість поверхневих джерел полягає у великій водній поверхні, яка стикається із сонячними променями. З одного боку, це сприяє самоочищенню води, з іншого – служить розвитку флори та фауни.

Незважаючи на те, що поверхневі води можу самоочищатися, це не рятує їх від механічних домішок, а також патогенної мікрофлори, тому при водозаборі піддаються ретельному очищенню з подальшим знезараженням.

Інший вид джерел водозабору – підземні води. Зміст мікроорганізмів у них мінімальний. Для забезпечення населення найкраще підходить джерельна та артезіанська вода. Щоб визначити їхню якість, експерти аналізують гідрологію шарів гірських порід. Особливу увагу приділяють санітарному стану території в районі забору води, тому що цього залежить не тільки якість води тут і зараз, а й перспектива зараження шкідливими мікроорганізмами надалі.

Артезіанська та джерельна вода виграє у води з річок та озер, вона захищена від бактерій, що містяться в стічних водах, від впливу сонячних променів та інших факторів, що сприяють розвитку несприятливої мікрофлори.

Нормативні документи водно-санітарного законодавства

Оскільки вода є джерелом людського життя, його якості та санітарному стану приділяється серйозна увага, у тому числі на законодавчому рівні. Основними документами у цій сфері є Водний кодекс та Федеральний закон «Про санітарно-епідеміологічний добробут населення».

Водний кодекс містить у собі правила щодо використання та охорони водних об'єктів. Наводить класифікацію підземних та поверхневих вод, визначає міри покарання за порушення водного законодавства та ін.

ФЗ «Про санітарно-епідеміологічний добробут населення» регламентує вимоги до джерел, вода з яких може бути використана для пиття та господарювання.

Також існують державні стандарти якості, які визначають показники придатності та висувають вимоги до способів аналізу води:

ГОСТи якості води

ГОСТ Р 51232-98 Вода питна. Загальні вимоги до організації та методів контролю якості.
ГОСТ 24902-81 Вода господарсько-питного призначення. Загальні вимоги до польових методів аналізу.
ГОСТ 27064-86 Якість вод. Терміни та визначення.
ГОСТ 17.1.1.04-80 Класифікація підземних вод з метою водокористування.

СНиПи та вимоги до води

Будівельні норми та правила (СНиП) містять у собі правила щодо організації внутрішнього водопроводу та каналізації будівель, регламентують монтаж систем водопостачання, опалення тощо.

СНиП 2.04.01-85 Внутрішній водопровід та каналізація будівель.
СНиП 3.05.01-85 Внутрішні санітарно-технічні системи.
СНиП 3.05.04-85 Зовнішні мережі та споруди водопостачання та каналізації.

СанПіНи на водопостачання

У санітарно-епідеміологічних правилах і нормах (СанПіН) можна визначити, які є вимоги до якості води як з центрального водопроводу, так і води з колодязів, свердловин.

СанПіН 2.1.4.559-96 «Питна вода. Гігієнічні вимоги щодо якості води централізованих систем питного водопостачання. Контроль якості."
СанПіН 4630-88 «ГДК та ОДУ шкідливих речовин у воді водних об'єктів господарсько-питного та культурно-побутового водокористування»

5,00