Методы улучшения качества воды.

Как известно, в настоящее время вода из природных водоисточников ввиду антропогенного загрязнения не может употреблятся без предварительной обработки и улучшения ее качества.

Все методы улучшения качества воды можно представить в виде 3-х основных групп методов:

1) Методы очистки воды - удаление механических примесей и улучшение органолептических показателей воды (мутности, окраски)

2) Методы обеззараживания воды – уничтожение патогенной микрофлоры в воде

3) Специальные методы улучшения качества воды – улучшение отдельных показателей воды (фторирование, денитрификация и т.д.).

          МЕТОДЫ ОЧИСТКИ ВОДЫ –

УДАЛЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ:

- Отстаивание (горизонтальные и вертикальные отстойники на очистных сооружениях).

- Фильтрация (медленные и скорые фильтры с биологическими пленками).

- Коагуляция.

Для ускорения очистки в крупных городах на скорых фильтрах применяется коагуляция воды – добавление плохорастворимых солей Al или Fe, при этом в воде образуются хлопья с солями Са или магния. Сейчас для этого используют флоккулянты - полиакриламид и др.

   Контроль эффективности очистки воды проводится по органолептическим показателям воды, особенно по мутности воды (по ГОСТ – до 1,5 мг/л)

МЕТОДЫ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ВОДЫ

   (уничтожение микрофлоры в воде)

Физические методы                           Химические методы

КИПЯЧЕНИЕ                                      ХЛОРИРОВАНИЕ

УФО                                                      ОЗОНИРОВАНИЕ

Ультразвук                                            СЕРЕБРЕНИЕ

Гамма-облучение

    КОНТРОЛЬ ЭФФЕКТИВНОСТИ методов обеззараживания воды - по бактериологическим показателям воды (ОМЧ, коли-индекс, коли-титр)

Методы обеззараживания воды и их гигиеническая оценка.

Даже самая тщательная очистка воды не гарантирует уничтожение микрофлоры и соблюдение бактериологических требований ГОСТа к воде, поэтому применяются различные методы обеззараживания воды.

Физические методы обеззараживания:

а) Кипячение воды – достаточно простой способ, но требуется расход электроэнергии (невозможно применить для обеззараживания воды для города), кроме того, после кипячения в осадок выпадает часть солей (устранимая жесткость), что приводит к изменениям органолептики воды. Показано, что при хранении кипяченой воды более 24 час в ней очень быстро развиваются микробы,

б) УФО – оказывает 100% бактерицидный эффект, не изменяет органолептику воды, но необходим расход электроэнергии, возможно обработать небольшие объемы воды (УФ-лучи проникают не более 50см в воде). Сейчас этот метод широко применяется при производстве бутилированной воды,

в) гамма – облучение – 100% бактерицидный эффект, но требуется сложное оборудование и возможно радиационное облучение персонала и наведенная радиоактивность воды,

г) ультразвуковое облучение – аналогично гамма-облучению.

 

 

Химические методы обеззараживания воды:

а) озонирование – действие О₃ и при его распаде в воде образование атомарного О - хороший бактерицидный эффект. При этом методе даже улучшается органолептика воды.  Недостаток - необходим большой расход энергии. Этот метод получает все большее распостранение, особенно в крупных городах и на Западе, поскольку при его применении происходит также разрушение токсических веществ в воде.

б) олигодинамическое действие ионов серебра. “Святая вода” в церквях. Ионы серебра оказывают значительный бактерицидный эффект в воде. Однако для получения больших объемов такой воды нужен электролиз с серебряными электородами – очень дорогой метод. Обычно применяется для обеззараживания небольших объемов воды (например, при дальних походах атомных подлодок).

в) хлорирование воды - самый распостраненный метод ввиду его дешевизны и достаточной эффективности.

Хлорирование питьевой воды.

Россия была первой в мире страной, применившей хлорирование воды (в 1906 году), правда, тогда хлорирование использовалось не постоянно, а при водных эпидемиях.

При внесении газообразного хлора или хлорной извести происходит гидролиз хлора с образованием соляной и хлорноватистой (HOCl) кислот, диссоциирующей на ионы Н+ и гипохлорит-ионы OСl-, оказывающих бактерицидный эффект.

Схема хлорирования воды:

Хлорпоглощаемость воды + остаточный хлор = хлорпотребность воды.

Необходимое количество хлора для обеззараживания воды называется хлорпотребность воды. При этом до 90% внесенного в воду хлора связывается с различными веществами в воде и инактивируется (хлорпоглощаемость воды), после чего в воде остается остаточный или свободный хлор, оказывающий обеззараживающий эффект. Для достаточного бактерицидного эффекта остаточного хлора должно быть 0,3-0,5 мг/л (ниже – нет необходимого бактерицидного эффекта, выше - происходит изменение запаха воды более 2-х баллов).

Виды хлорирования воды.

1) По хлорпотребности или хлорирование нормальными дозами хлора - по содержанию остаточного хлора 0,3-0,5 мг/л. Этот вид хлорирования применяется чаще всего, однако за более чем столетнюю историю его использования накопились данные о недостаточном обеззараживании воды в этом случае.

 

Для улучшения бактерицидного эффекта в воде существуют другие виды хлорирования:

2) Перехлорирование = суперхлорирование. Внесение заведомо больших доз хлора для загрязненной воды, при эпидемической опасности и для неизвестной воды в полевых условиях. После перехлорирования требуется проведение удаления излишка хлора из воды – дехлорирование (гипосульфит натрия, активированный уголь).

3) Двойное хлорирование. Внесение хлора до и после очистки воды – увеличение срока действия хлора в воде до более, чем 2 часов.

4) Хлорирование с преаммонизацией. Вначале вносится раствор аммиака NH₃, а затем – хлор, при этом в воде образуются хлорамины, обладающие более выраженным бактерицидным эффектом и предотвращающие появление хлор-фенольных запахов («аптечный запах») при загрязнении обрабатываемой воды фенолами

Недостатки хлорирования:

а) при хлорировании воды возможно ухудшение органолептики (запаха) воды,

б) доказано не всегда надежное обеззараживание воды (в отношении вирусов гепатита и др.),

в) при настоящем уровне повсеместного загрязнения воды водоемов различными веществами при хлорировании образуются хлор- органические соединения (ХОС) типа хлороформа, тетрахлорэтилена, ПХБ и др., обладающие мутагенной и кацерогенной активностью.