Suvremene metode dezinfekcije vode

Dezinfekcija vode za piće je uklanjanje patogenih mikroorganizama iz vode. Postoji nekoliko načina za dezinfekciju vode (vidi dijagram). U pravilu, za postizanje dostatnih i održivih rezultata dezinfekcije vode za piće, ona se mora podvrgnuti prethodnom pročišćavanju (vidi Pročišćavanje vode).

Kloriranje- najčešća metoda obrade pitke vode. Najčešće se koriste klor i klor dioksid; u tehničko-ekonomskom smislu prednost se daje tekućem kloru i hipokloritima (izbjeljivač). Kada klor ili hipoklorit stupa u interakciju s vodom, proizvodi hipokloričnu kiselinu (HOCl) i slobodni ion (HCl-); Hipoklorična kiselina zatim disocira i formira hipokloritni ion (OCl-). Klor sadržan u hipokloridnoj kiselini i hipokloritni ion reagiraju i vežu se na organske tvari prisutne u vodi. To uglavnom određuje takozvani kapacitet apsorpcije klora dezinficirane vode. Slobodni (aktivni) klor ili njegovi aktivni spojevi uništavaju enzimski sustav mikrobne stanice. Za postizanje dezinfekcijskog učinka potrebna je određena doza klora i dovoljno dugo trajanje kontakta s vodom. Trajanje kontakta na vodovodnim cijevima mora biti najmanje 30 minuta. Potrebna doza klora određuje se probnim kloriranjem vode koja se dezinficira. Približno za probno kloriranje mogu se uzeti sljedeće doze klora: za filtriranu površinsku (i pročišćenu podzemnu) vodu 0,5-1 mg/l. Ako je voda jako onečišćena, dozu treba povećati u skladu s tim.

Kod jednostavnog kloriranja, potrebna doza određena je uglavnom apsorpcijom klora i uzima se s viškom od najmanje 0,3 mg/l kako bi se osigurala zajamčena dezinfekcija. Kada je izvor vode jako onečišćen (vidi Izvori vodoopskrbe), tada se za pouzdaniju dezinfekciju provodi dvostruko kloriranje - prije i poslije čišćenja. Ako u vodi postoje tvari (fenoli i dr.), koje čak iu malim koncentracijama mogu dati neugodan miris i okus kada se kloriraju, tada se da bi se to spriječilo u vodu se prvo dodaju amonijak ili amonijeve soli (prethodna amonizacija voda). Istodobno se smanjuje sposobnost apsorpcije klora u vodi, a povećava se vrijeme zadržavanja aktivnog klora u njoj.

Instalacije i uređaji za doziranje klora (ili njegovih spojeva) koji se dodaje vodi - klorinatori - posvuda, osim u malim vodoopskrbnim sustavima, smješteni su u posebnoj prostoriji ili u zasebnoj zgradi - prostoriji za kloriranje (slika 1).

Riža. 1. Tlocrt prostorije za kloriranje: I - predvorje; II - međuskladište za boce; III - dozator za ukapljivanje plinovitog klora; IV - soba dežurnog; V - predvorje; 1 - rezervni cilindri za klor; 2 - ventilacijski uspon; 3 - prozor; 4 - cilindri na vagi; 5 - vakuumski klorinatori; c - zamka za prljavštinu; 7 - umivaonik.

Kloriranje vode za piće, međutim, ima i svoje nedostatke: potrebu za pažljivim doziranjem klora, jer čak i malo smanjenje doze naglo smanjuje učinkovitost dezinfekcije vode za piće, a prekoračenje doze daje vodi miris klora; mogućnost pojave specifičnih mirisa klorofenola; toksičnost klora i potreba za posebnim mjerama za njegov transport, skladištenje itd.

Kod dezinfekcije vode za piće, posebno s velikim dozama klora, deklorinacija se provodi fizičkim sredstvima pomoću filtara s aktivnim ugljenom (visina 0,5-2,5 m, zrna ugljena 1,5-2,5 mm, brzina filtracije 20-30 m 3 / sat) ili kemijski. - u spremnicima s natrijevim tiosulfatom, sumpornim dioksidom, natrijevim sulfitom itd., neutralizirajući klor (uz obavezni izračun potrebe za neutralizirajućim tvarima).

Ozonizacija- najperspektivnija metoda dezinfekcije vode za piće zbog smanjenja troškova električne energije potrebne za proizvodnju ozona u posebnim uređajima (ozonizatorima). Zrak koji prolazi kroz ozonizator izložen je visokonaponskom električnom pražnjenju, zbog čega se značajan dio kisika u zraku (O ​​2) pretvara u ozon (O 3). Iz ozonatora se zrak obogaćen ozonom šalje u spremnike, gdje se miješa s vodom za dezinfekciju. Dezinfekcijsko djelovanje ozona povezano je s deoksidacijom molekule ozona i oslobađanjem atoma kisika, što je popraćeno pojavom oksidacijskog potencijala u vodi koji je znatno veći nego kod kloriranja. U kontaktu s vodom 8-15 minuta. količina O 3 potrebna za dezinfekciju vode za piće ovisi o stupnju onečišćenja, sastavu i svojstvima vode i kreće se od 1 do 6 mg/l ili više. Za postizanje pouzdanog učinka dezinfekcije doza rezidualnog ozona u vodi treba biti 0,3-0,5 mg/l veća od sposobnosti apsorpcije ozona u vodi.

Višak ozona u vodi ne uzrokuje neugodne mirise ili okuse u vodi; naprotiv, ozoniranje značajno poboljšava njegova organoleptička svojstva. Stoga je s higijenskog gledišta ozonizacija jedna od najboljih metoda dezinfekcije vode za piće. Nedostaci dezinfekcije ozonom; velika potrošnja energije, složenost opreme, potreba za kvalificiranim tehničkim nadzorom.

Ozonizacija se koristi samo za dezinfekciju vode za piće s centraliziranom vodoopskrbom (slika 2).

Riža. 2. Nacrt stanice za ozonizaciju vode koja radi na principu protustrujnog toka vode i ozoniziranog zraka: 1 - obalni bunar; 2 i 4 - pumpe; 3 - uređaji za obradu vode (koagulacija, taloženje, pješčani filter); 5 - tlačni spremnik; 6 - sterilizator; 7 - ozonizator; 8 - filtar; 9 - sušilica zraka; 10 - separator zraka; 11 - spremnik za čistu vodu.

Osim kloriranja i ozoniranja, kemijske metode dezinfekcije vode za piće uključuju i korištenje oligodinamičkih svojstava teških metala (bakar, srebro i dr.) zbog njihove sposobnosti baktericidnog djelovanja u izrazito niskim koncentracijama. Također se preporučuje korištenje srebra za dezinfekciju vode u bazenu.

Od fizikalnih metoda najpraktičniju primjenu imala je dezinfekcija vode za piće ultraljubičastim baktericidnim zrakama. Kao izvori baktericidnog zračenja koriste se visokotlačne živino-kvarcne žarulje i niskotlačne organo-živine žarulje; 70% snage zračenja potonjeg pada na područje valnih duljina od 250-260 mmk, koje ima najveću baktericidnu aktivnost. Dezinfekcija ovom metodom ne mijenja svojstva i sastav vode. Ultraljubičaste zrake utječu na stanični metabolizam, a posebno na enzimsku aktivnost bakterijske stanice. Jedan od važnih uvjeta za učinkovitost zračenja je prozirnost i bezbojnost vode. Dezinfekcija vode za piće baktericidnim zrakama provodi se u instalacijama tipa ladica s neuronjenim svjetiljkama ili u instalacijama pod tlakom s izvorima zračenja uronjenim u vodu (slika 3).

Riža. 3 Instalacija za dezinfekciju vode ultraljubičastim zrakama (AKH-1): A - presjek; B - dijagram kretanja vode u komori; 1 - prozor za gledanje; 2 - tijelo; 3 - pregrade; 4 - dovod vode; 5 - živa-kvarcna svjetiljka PRK-7; c - kvarcno kućište.

Dezinfekcija vode za piće ultrazvukom visokog intenziteta (10-30 W/cm2), čija su baktericidna svojstva povezana s pojavom kavitacijskih mjehurića i enormnih impulsa tlaka u vodi. Dezinfekcija pitke vode ultrakratkim radiovalovima, osobito u centimetarskom rasponu (3-10 cm), za čija se baktericidna svojstva vjeruje da su uzrokovana naglim porastom temperature bakterijske stanične mase. Dezinfekcija vode za piće radioaktivnim zračenjem, koje ima specifičan mehanizam baktericidnog djelovanja, kao i druge metode dezinfekcije bez reagensa, još su u fazi preliminarnih istraživanja i tehničkih ispitivanja.

Pri praćenju učinkovitosti dezinfekcije vode za piće pretpostavlja se da su uzročnici crijevnih bakterijskih infekcija (kolera, trbušni tifus, dizenterija i dr.), koji se šire vodom, manje otporni na kemijska i fizikalna sredstva koja se koriste za dezinfekciju vode za piće od saprofitnih mikroorganizama. , obično se nalazi u vodi. Stoga se kod dezinfekcije vode za piće ne teži njezinoj teško izvodljivoj i neopravdanoj sterilizaciji, već samo uništavanju patogenih mikroba opasnih po zdravlje. U tom slučaju voda se smatra dezinficiranom ako u 1 ml vode nema više od 100 mikroba i ne više od tri E. coli u 1 litri vode. U tom slučaju se svi patogeni mikroorganizmi, kao manje otporni, mogu smatrati ubijenima u procesu dezinfekcije vode za piće. Ovaj zahtjev je uključen u standard kvalitete vode za piće. Na vodoopskrbnim stanicama gdje se voda dezinficira klorom ili ozonom svakih sat (ili pola sata) provjerava se sadržaj rezidualnog klora (ili ozona) u vodi kao posredni pokazatelj pouzdanosti dezinfekcije vode za piće.

Tijekom proteklih desetljeća utvrđena je mogućnost širenja crijevnih viroza (enterovirusa) vodenim putem i njihova etiološka uloga u nizu bolesti (infektivni hepatitis, vjerojatno dječja paraliza i dr.). Pokazalo se da su enterovirusi otporniji od patogenih bakterija i E. coli. Stoga u slučaju epidemiološke opasnosti treba provoditi dezinfekciju vode za piće uzimajući u obzir povišeni rezidualni klor (ozon), budući da uobičajena razina E. coli u tim slučajevima ne zadovoljava higijenske uvjete.

Dezinfekcija vode neophodna je kako bi se osigurao njezin prihvatljiv kemijski sastav, organoleptička svojstva i sukladnost sa sanitarnim i epidemiološkim standardima za kasniju potrošnju ili uporabu u industrijske ili kućanske svrhe.

Najbolje prakse

Danas znanost poznaje mnogo načina i metoda dezinfekcije vode, koji se razlikuju ne samo po tehnologiji, korištenim sredstvima i njihovoj učinkovitosti, već i po mogućnostima izvođenja takvih radnji kako u laboratorijskim tako iu normalnim terenskim uvjetima. Suvremene metode dezinfekcije vode uključuju korištenje visokotehnoloških instalacija i raznih kemikalija za uništavanje štetnih mikroorganizama i bakterija.

Među najboljim i najpopularnijim metodama dezinfekcije vode su sljedeće:

• Termička obrada vode (kuhanje). Ovo je najjednostavniji i najpristupačniji način osiguravanja prikladnosti vode za potrošnju i njezine dezinfekcije;
• Tretman vode ultrazvukom. Prilično zastarjela metoda dezinfekcije tekućina, ali prilično učinkovita;
• Ultraljubičasta dezinfekcija vode (upotreba posebnih svjetiljki). U ovom slučaju koriste se instalacije i svjetiljke koje su izvori UV zraka. Razina učinkovitosti ove metode je prilično visoka, a pročišćavanje vode događa se u kratkom vremenu zbog štetnog učinka ultraljubičastog zračenja na bakterije;
• Obrada vode električnim pražnjenjima velike snage. Ovakav način dezinfekcije vode i uništavanja mikroorganizama, ali i bakterija u svom sastavu, nosi visoku razinu rizika za ljude, te je njegova provedba u terenskim uvjetima gotovo nemoguća. Unatoč tome, ova se metoda smatra jednom od najučinkovitijih za dobivanje pitke vode, uz korištenje ultraljubičastog svjetla i natrijevog hipoklorita;
• Obrada vode ozonom ili tzv. ozonizacija. Ovo je jedan od najskupljih načina dobivanja pitke vode, ali i jedan od najučinkovitijih. Za njegovu provedbu potrebna je posebna oprema, instalacije i odgovarajući uvjeti;
• Dezinfekcija vode posebnim kemikalijama, pripravcima i aditivima. Ova metoda se koristi za pročišćavanje otpadnih voda i uključuje korištenje natrijevog hipoklorita, joda, kalijevog permanganata, srebra, klora, vodikovog peroksida itd. Ove tvari ili spojevi mogu se proizvoditi u obliku tableta ili briketa, koji su podložni brzom otapanju u vodi.

Suvremene metode dezinfekcije otpadnih voda i pitke vode postale su znatno učinkovitije, a postupak dobivanja pitke vode postao je jednostavniji i dostupniji običnim građanima.

Dezinfekcija srebrom

Dezinfekcija vode srebrom smatra se jednom od najstarijih metoda pročišćavanja vode, neutralizirajući štetne mikroorganizme i bakterije. Ranije se vjerovalo da je srebro najbolji lijek za mnoge bolesti. Pročišćavanje vode na ovaj način može se provoditi i na terenu, za što je potrebno imati čisto srebro. Znanstveno je dokazano da se srebro učinkovito bori protiv mnogih uzročnika bolesti, no ostaje pitanje o djelovanju srebra na neke vrste protozojskih bakterija.

Osim toga, nakupljanje srebra u ljudskom tijelu može uzrokovati određena oštećenja. Govorimo konkretno o dugotrajnoj uporabi srebra kao sredstva za pročišćavanje vode.

Konstantan unos srebra u ljudski organizam može uzrokovati niz bolesti, stoga se prije dezinfekcije vode srebrom treba posavjetovati s liječnikom o mogućnosti korištenja ove metode pročišćavanja vode za piće.

Štoviše, u skladu s odobrenim sanitarnim standardima, srebro pripada drugom razredu opasnosti, što još jednom potvrđuje činjenicu da ovo sredstvo za dezinfekciju vode nije najoptimalnije i najsigurnije.

Dezinfekcija srebrom daje vidljive rezultate pri pročišćavanju tekuće vode, međutim primjena ove metode za dezinfekciju otpadnih voda izrazito je neučinkovita.

Kemijske metode

Kemijske metode dezinfekcije vode uključuju korištenje kemikalija i tvari, kao i posebnih postrojenja za pročišćavanje vode. Svrha ove metode je smanjiti rizik od infekcije ljudskog organizma E. coli ili drugim uzročnicima i bakterijama koje ulaze s vodom. U te svrhe mogu se koristiti kemikalije poput klora, srebra, joda, ozona, kalijevog permanganata, vodikovog peroksida itd.

Jedna od najčešćih metoda kemijskog pročišćavanja vode je korištenje klora. Gotovo svi stanovnici gradova i drugih naselja koji su povezani s centraliziranim vodoopskrbnim sustavom upoznati su s kloriranjem. Zasićenje vode klorom nastaje zbog rada posebnih postrojenja za obogaćivanje.

Ozon se također uspješno koristi za pročišćavanje vode, ali njegova je uporaba neracionalna za domaće potrebe zbog visoke cijene ove metode.

Kalijev permanganat, zbog svojih visokih baktericidnih svojstava, može se koristiti za individualno pročišćavanje i dezinfekciju vode, a njegovu učinkovitost odavno su dokazali stručnjaci na ovom području. Kalijev permanganat se prodaje u obliku običnih tableta.

Vodikov peroksid se već dugo koristi za dezinfekciju vode, međutim, trenutno laboratorijske studije nisu dale konačan odgovor o razini učinkovitosti korištenja vodikovog peroksida, te nema razloga reći da je ovo sredstvo trenutno najbolje.

Dezinfekcija natrijevim hipokloritom

Jedan od najboljih i učinkovitih načina dezinfekcije vode u postrojenjima za pročišćavanje vode, kao i otpadnih voda, je korištenje natrijevog hipoklorita. Ova tvar je niska cijena, a cijela metoda je ekološki prihvatljiva i sigurna za okoliš.

Osnova ove metode dezinfekcije otpadnih i pitkih voda je elektroliza pri otapanju kuhinjske soli u protočnom režimu. Industrijske emisije kod ove metode čišćenja elektrolizom su minimalne i apsolutno sigurne.

Natrijev hipoklorit ima izražen baktericidni učinak, koji tijekom procesa elektrolize uništava štetne bakterije, viruse i mikroorganizme.

Dezinfekcija vode opisanom metodom elektrolize natrijevog hipoklorita provodi se posebnom instalacijom. U ovom slučaju, doziranje i razina opskrbe natrijevim hipokloritom provodi se pomoću višenamjenskih pumpi.

Natrijev hipoklorit, osim za dezinfekciju vode za piće u centralnim vodovodnim mrežama, može se koristiti i za pročišćavanje vode u bazenima, vodotornjevima, te koristiti u medicinske svrhe, u ugostiteljskim objektima i industriji.

Postrojenje za dezinfekciju vode na principu elektrolize natrijeva hipoklorita primjenjivo je kako za pročišćavanje otpadnih voda tako i za dezinfekciju pitke vode različitih volumena.

Sredstvo za dezinfekciju vode za piće

Za dezinfekciju vode za piće koriste se različita kemijska i organska sredstva proizvedena u obliku rastresitog materijala ili tableta. Mogu se koristiti na različitim mjestima za obradu vode, prilično su mobilni i imaju nisku cijenu. Tablete za dezinfekciju vode mogu se koristiti kako u lokalnim spremnicima tako iu dinamičnim izvorima pitke vode, na primjer, potocima, tekućim bunarima, izvorima itd.

Tablete za dezinfekciju vode često sadrže komponente kao što su natrijev sulfat, sol, natrijeva kiselina, jod, klor i kalcij. Korištenje modernih tableta za pročišćavanje vode od bakterija i mikroorganizama ne zahtijeva prisutnost posebne opreme ili instalacije, što je neosporna prednost ovog oblika otpuštanja. Tablet lako stane u džep ili ruksak, male je težine i neće stvarati neugodnosti na putovanju ili planinarenju.

U prosjeku, učinak tablete pri dezinfekciji vode traje oko 20-30 minuta. Nakon tog vremena tableta se u potpunosti otapa, a voda postaje prikladna za konzumaciju te je zajamčeno bez bakterija i mikroorganizama. Tablete za dezinfekciju vode popularne su među vlasnicima bazena. Uz njihovu pomoć, voda se podvrgava učinkovitom pročišćavanju u kratkom vremenskom razdoblju, a ova metoda pročišćavanja nije radno intenzivna.

Najpopularnije i tražene su tablete kao što su pantocid, aquatabs, aquabreeze, aqua-chlor i mnogi drugi.

Dezinfekcija vode na terenu

Dezinfekcija vode na terenu važna je tijekom planinarenja, putovanja ili nepredviđenih situacija. Postoji mnogo načina za pročišćavanje vode u kritičnim uvjetima bez posebne opreme.

Naravno, najjednostavnija i najučinkovitija metoda je termička obrada vode ili kuhanje. To zahtijeva prisutnost posuđa i vatre. Temeljito prokuhana voda u većini slučajeva ne sadrži bakterije ili mikroorganizme štetne za ljudsko zdravlje.

Međutim, paljenje vatre i kuhanje vode nije uvijek moguće na terenu zbog raznih čimbenika. Osim toga, ni prokuhavanje ne može sto posto jamčiti uništenje svih štetnih bakterija.

Za to se, u nedostatku tableta, koriste alternativne metode pročišćavanja i dezinfekcije vode. Najpopularniji način da vodu učinite pitkom je korištenje tako popularnog sredstva za dezinfekciju vode kao što je jod. Prilikom pripreme otopine i određivanja omjera udjela treba imati na umu da je za pročišćavanje 1 litre vode potrebno približno 10-12 mg joda.

Vrlo je važno ne prekoračiti njegov udio, jer ulazak veće količine joda u ljudsko tijelo može dovesti do pogoršanja dobrobiti i drugih negativnih pojava. Otopina se mora infundirati najmanje 30 minuta. Za izvlačenje preostalog joda iz otopine možete koristiti obične borove iglice koje će ga uspješno apsorbirati.

Kako dezinficirati vodu pomoću tableta

Dezinfekcija vode tabletama smatra se jednom od najmodernijih metoda pročišćavanja. Tablete imaju niz prednosti u odnosu na druge metode dezinfekcije vode za piće koje se ogledaju u dostupnosti, učinkovitosti i niskoj cijeni. Korištenje tableta omogućuje vam uništavanje svih štetnih mikroorganizama i bakterija u dovoljno velikoj količini vode.

Za dezinfekciju tekućine dovoljno je staviti jednu ili više tableta u nju na određeno vrijeme koje je naznačeno na pakiranju. Obično se kreće od 30 minuta do 1 sata. Na mnogo načina, takvi pokazatelji variraju ovisno o proizvođačima i sastavu. Prosječno vrijeme između stavljanja tablete u vodu i spremanja za upotrebu je 30 minuta. Tijekom tog vremena većina poznatih bakterija umire i proces čišćenja se smatra završenim.

Male tablete koriste se za pročišćavanje vode za piće, a tablete velikog promjera koriste se za održavanje bazena, bunara i velikih spremnika. Često se stavljaju u posebne spremnike. Tablete imaju blagi miris klora.

Treba naglasiti da se tablete mogu koristiti samo za dezinfekciju čiste vode, a ova metoda je neprihvatljiva za pročišćavanje otpadnih voda. Prosječni rok trajanja većine tableta je od 3 do 5 godina, stoga se ne preporučuje njihovo nakupljanje za buduću upotrebu.

Mnogi proizvođači modernih tableta za dezinfekciju vode preporučuju korištenje tople vode, ako je moguće. To će osigurati da se tableta brzo otopi i omogući vam da pijete vodu za piće. Tablete za dezinfekciju vode prodaju se u specijaliziranim trgovinama.

Postrojenje za dezinfekciju vode

Moderna postrojenja za dezinfekciju vode koriste ultraljubičasto svjetlo. Ova metoda se smatra jednom od najjednostavnijih, najpristupačnijih i najučinkovitijih pročišćavanja pitke i otpadne vode. Dezinfekcija ultraljubičastim zračenjem ne zahtijeva dodatno zagrijavanje niti reagense.

Najveća baktericidna svojstva UV zrake imaju na valnoj duljini od 240 – 280 nm. Ultraljubičasto svjetlo može u kratkom vremenu uništiti štetne bakterije, a vodu je moguće opskrbljivati ​​izravnim izvorima potrošnje bez dodatnog tretmana.

Za određeno područje primjene koriste se posebne instalacije za generiranje UV zraka s individualnim tehničkim karakteristikama ovisno o volumenu vode koja se tretira. Dezinfekcija otpadnih voda i vode za piće pomoću ultraljubičastog svjetla je u mnogim zemljama prepoznata kao jedna od najučinkovitijih i najučinkovitijih metoda čišćenja.

Mnoge instalacije za ultraljubičastu dezinfekciju vode opremljene su modernom opremom za nadzor i kontrolu. To vam omogućuje učinkovit rad bez stalne kontrole operatera i upravljanje uređajem na daljinu.

Učinkovitost dezinfekcije otpadnih voda ovisi o snazi ​​instalacije i opsegu njezine primjene. Dakle, najpopularnije u svakodnevnom životu su instalacije s kapacitetom od 0,25 kubičnih metara. m. po satu rada do 10 kubičnih metara. m. Modeli ove opreme za industrijske svrhe mogu imati kapacitet do 400 kubičnih metara. pitke vode i 200 kubika. m. otpadne vode.

1. Dezinfekcija vode u konkretnoj situaciji zahtijeva temeljito proučavanje uvjeta za takav događaj, prisutnost ili odsutnost vanjskih čimbenika koji mogu utjecati na proces pročišćavanja vode od bakterija ili štetnih mikroorganizama.
2. Najbolji stručnjaci u ovom području neće moći dati konkretan savjet ili konzultaciju bez prethodnog proučavanja svih okolnosti, mjesta zahvata vode, lokacije izvora itd. Dezinfekcija je složene prirode i zahtijeva sudjelovanje specijaliziranog stručnjaka . Jedina iznimka u ovom slučaju može biti uporaba univerzalnih tableta za dezinfekciju vode.
3. Da biste saznali kako možete dezinficirati vodu namijenjenu za piće, kao i upoznati se s najučinkovitijim sredstvima, samo pogledajte materijale o ovom pitanju na stranicama tematskih stranica. Mnogi izvori daju detaljne opise sredstava i metoda dezinfekcije, foto i video upute, konzultacije sa stručnjacima i znanstvenicima.
4. Na primjer, kada koristite kemikalije za pročišćavanje vode, važno je obratiti pažnju na strogo pridržavanje proporcija i izbjegavati predoziranje. Proizvodi kao što su jod, kalijev permanganat, srebro i posebno klor mogu negativno utjecati na ljudsko zdravlje. Vodikov peroksid je bezopasan, međutim, za postizanje visokokvalitetnog rezultata potrebno je izbjeći nedostatak ove tvari u tretiranoj vodi.
5. Upotreba natrijevog hipoklorita tijekom elektrolize prikladnija je za industrijske svrhe, stoga ova metoda dezinfekcije vode zahtijeva sudjelovanje i kontrolu kvalificiranih stručnjaka.
6. Za dezinfekciju vode u malim količinama za konzumaciju ili kuhanje u kući ili na terenu, racionalno je koristiti jednostavna dostupna sredstva i metode. To uključuje vodikov peroksid, srebro, kalijev permanganat, jod. Održavanje kućnih bazena može se postići pomoću posebnih tableta. Svjetiljke s ultraljubičastim zračenjem prikladne su za korištenje kod kuće, uz pomoć kojih ultraljubičasta dezinfekcija vode nije niža u kvaliteti od drugih metoda.
7. Naravno, kada govorimo o pročišćavanju vode kod kuće, prvenstveno mislimo na vodu za piće. Dezinfekcija otpadnih voda u svakodnevnom životu je besmislena i provodi se samo u industrijskim razmjerima. Treba imati na umu da je izlaganje UV zrakama nepoželjno za ljude, stoga je preporučljivo napustiti prostoriju tijekom postupka.

Uvod

Prirodna voda, u pravilu, ne zadovoljava higijenske uvjete za vodu za piće, pa ju je gotovo uvijek prije posluživanja stanovništvu potrebno pročistiti i dezinficirati. Prirodna voda koju ljudi konzumiraju za piće, kao i ona koja se koristi u raznim industrijama, mora biti zdravstveno ispravna u sanitarnom i epidemiološkom smislu, bezopasna po svom kemijskom sastavu i imati povoljna organoleptička svojstva.

Poznato je da niti jedna moderna metoda obrade vode ne osigurava njezino 100% pročišćavanje od mikroorganizama. Ali čak i kada bi sustav za pročišćavanje vode mogao omogućiti potpuno uklanjanje svih mikroorganizama iz vode, uvijek postoji velika vjerojatnost sekundarne kontaminacije pročišćene vode tijekom transporta kroz cijevi, skladištenja u spremnicima, kontakta s atmosferskim zrakom itd.

Sanitarna pravila i propisi (SanPiN) nemaju za cilj dovesti vodu prema mikrobiološkim pokazateljima do idealne, a time i sterilne kvalitete, u kojoj će iz nje biti odsutni svi mikroorganizmi. Zadatak je ukloniti najopasnije od njih za ljudsko zdravlje.

Glavni dokumenti koji definiraju higijenske zahtjeve za kvalitetu vode za piće su: SanPiN 2.1.4.1074-01 „Voda za piće. Higijenski zahtjevi za kvalitetu vode centraliziranih sustava za opskrbu pitkom vodom. Kontrola kvalitete" i SanPiN 2.1.4.1175-02 "Pitka voda i vodoopskrba naseljenih područja. Higijenski zahtjevi za kakvoću vode u necentraliziranoj vodoopskrbi. Sanitarna zaštita izvorišta."

Trenutno su poznate mnoge metode dezinfekcije vode i mnogi uređaji koji se koriste za njihovu provedbu. Izbor metode dezinfekcije ovisi o mnogim čimbenicima: izvoru vodoopskrbe, biološkim karakteristikama mikroorganizama, ekonomskoj isplativosti itd.

Glavni cilj ove publikacije je pružiti osnovne informacije o suvremenim metodama dezinfekcije vode za piće, kratak opis svake metode, njen hardverski dizajn i mogućnost primjene u praksi centralizirane i individualne vodoopskrbe.

Važno je i nužno da svaki korisnik vode može ispravno formulirati ciljeve i ciljeve pri odabiru metode dezinfekcije iu konačnici dobivanja kvalitetne pitke vode.

Publikacija daje početne informacije o glavnim izvorima korištenja vode, njihovim karakteristikama i podacima o prikladnosti izvora za piće, kao i regulatorne dokumente koji reguliraju vodno i sanitarno zakonodavstvo, usporedni pregled regulatornih dokumenata koji reguliraju kvalitetu vode za piće. u smislu dezinfekcije, usvojen u Rusiji i inozemstvu.

Pročišćavanje vode, uključujući njezinu dekolorizaciju i bistrenje, prva je faza u pripremi vode za piće, u kojoj se iz nje uklanjaju suspendirane tvari, jaja helminta i značajan dio mikroorganizama. Međutim, neke patogene bakterije i virusi prodiru u postrojenja za pročišćavanje otpadnih voda i nalaze se u filtriranoj vodi.

Kako bi se stvorila pouzdana zapreka mogućem prijenosu crijevnih infekcija i drugih jednako opasnih bolesti putem vode, koristi se dezinfekcija, odnosno uništavanje patogenih mikroorganizama - bakterija i virusa.

Upravo mikrobiološka kontaminacija vode dovodi do najvećeg rizika za ljudsko zdravlje. Dokazano je da je opasnost od bolesti od patogena prisutnih u vodi tisućama puta veća nego kada je voda onečišćena kemijskim spojevima različite prirode.

Na temelju navedenog možemo zaključiti da je upravo dezinfekcija u mjeri koja zadovoljava utvrđene higijenske standarde preduvjet za dobivanje vode za piće.

1. Izvori vodoopskrbe, njihova pogodnost za dezinfekciju

Svi izvori vodozahvata dijele se u dvije velike klase - podzemne i površinske vode. U podzemlje spadaju: arteški, podriječni, izvorski. Površinske vode su riječne, jezerske, morske i vode iz akumulacija.

U skladu sa zahtjevima regulatornog dokumenta GOST 2761-84, izbor izvora vodoopskrbe vrši se na temelju sljedećih podataka:

za podzemni izvor vodoopskrbe - analize kakvoće vode, hidrogeološke karakteristike korištenog vodonosnika, sanitarne karakteristike područja u području vodozahvata, postojeći i potencijalni izvori onečišćenja tla i vodonosnika;

s površinskim izvorom vodoopskrbe - analize kakvoće vode, hidrološki podaci, minimalni i prosječni protok vode, usklađenost s njihovim namjenskim vodozahvatom, sanitarna svojstva sliva, industrijski razvoj, prisutnost i mogućnost izvora domaćih, industrijskih i zagađenje iz poljoprivrede na području predviđenog vodozahvata. Karakteristična značajka vode iz površinskih izvora je prisutnost velike vodene površine, koja je u neposrednom kontaktu s atmosferom i pod utjecajem je sunčevog zračenja, što stvara povoljne uvjete za razvoj vodene flore i faune. , aktivni tijek procesa samopročišćavanja.

Međutim, voda otvorenih rezervoara podložna je sezonskim fluktuacijama u sastavu, sadrži razne nečistoće - mineralne i organske tvari, kao i bakterije i viruse, au blizini velikih naselja i industrijskih poduzeća postoji velika vjerojatnost njezine kontaminacije raznim kemikalijama i mikroorganizama.

Riječnu vodu karakterizira visoka mutnoća i boja, prisutnost velike količine organskih tvari i bakterija, nizak sadržaj soli i tvrdoća. Sanitarna kakvoća riječne vode je niske zbog onečišćenja otpadnim vodama iz stambenih naselja i gradova.

Jezersku vodu i vodu iz akumulacija karakterizira nizak sadržaj suspendiranih čestica, visoka obojenost i permanganatna oksidacija, često se uočava cvjetanje vode zbog razvoja algi. Jezerska voda ima različite stupnjeve mineralizacije. Te su vode s epidemiološkog gledišta nesigurne.

U površinskim vodotocima dolazi do procesa samopročišćavanja vode uslijed fizikalnih, kemijskih i bioloških reakcija. Pod utjecajem biokemijskih procesa uz sudjelovanje protozoa vodenih organizama, antagonističkih mikroba i antibiotika biološkog podrijetla, patogene bakterije i virusi umiru.

Kruženje vode u globalnom prirodnom ciklusu: 1 – svjetski ocean; 2 – tlo i podzemne vode; 3 – površinske vode kopna; 4 – snijeg i led; 5 – transpiracija; 6 – riječno (površinsko) otjecanje; 7 – voda u atmosferi u obliku pare i atmosferske vlage.

Postupci samopročišćavanja u pravilu ne osiguravaju kvalitetu vode potrebnu za kućanstvo i potrebe za piće, stoga se sve površinske vode podvrgavaju postupcima pročišćavanja uz obaveznu naknadnu dezinfekciju.

Voda iz podzemnih vodozahvata ima niz prednosti u odnosu na površinsku vodu: zaštitu od vanjskih utjecaja i epidemiološku sigurnost.

Morska voda sadrži veliku količinu mineralnih soli. Koristi se u industrijskoj vodoopskrbi za hlađenje, au nedostatku slatke vode za potrebe opskrbe kućanstva i pitke vode nakon desalinizacije.

Korištenje vode iz podzemnih vodozahvata za vodoopskrbu ima niz prednosti u odnosu na površinske izvore. Najvažniji među njima su zaštita od vanjskih utjecaja i, posljedično, sigurnost u epidemiološkom smislu.

Akumulacija i kretanje podzemne vode ovisi o građi stijena koje se u odnosu na vodu dijele na vodonepropusne (vodonepropusne) i propusne. Vodootporni materijali uključuju: granit, glinu, vapnenac; propusni - pijesak, šljunak, šljunak i razlomljene stijene.

Prema uvjetima nastanka podzemne vode se dijele na zemljišne, podzemne i interstratalne.

Tlo se nalazi najbliže površini i nije zaštićeno nikakvim vodonepropusnim slojem. Kao rezultat toga, sastav vode u tlu doživljava jake fluktuacije u sastavu kako tijekom kratkih razdoblja (kiša, suša, itd.), tako i tijekom godišnjih doba, na primjer, topljenja snijega. Budući da atmosferska voda lako može dospjeti u vodu tla, korištenje vode tla za vodoopskrbu zahtijeva sustav pročišćavanja i obaveznu dezinfekciju.

Podzemna voda nalazi se ispod vode tla, dubine od dva do nekoliko desetaka metara; nakupljaju se na prvom vodonepropusnom sloju, ali nemaju gornji vodonepropusni sloj. Izmjena vode može se dogoditi između podzemne vode i vode u tlu, pa kvaliteta vode u tlu utječe na stanje podzemne vode. Sastav podzemne vode podložan je malim fluktuacijama i gotovo je konstantan. U procesu filtriranja kroz sloj tla, voda se pročišćava od mineralnih nečistoća i djelomično od bakterija i mikroorganizama. Podzemna voda je najčešći izvor vodoopskrbe ruralnih područja.

Podvodna voda je voda koja se crpi iz bunara čija dubina odgovara dnu potoka, rijeke ili jezera. Može doći do infiltracije riječne vode u podzemni sloj; te se vode nazivaju i podzemne vode. Sastav podvodnih voda podložan je različitim fluktuacijama i nije vrlo pouzdan u sanitarnom smislu; a korištenje ovih voda za vodoopskrbni sustav zahtijeva pročišćavanje i dezinfekciju.

Izvor je izvor vode koji spontano izbija na površinu. Prisutnost izvora ukazuje na prisutnost u dubinama vodonosnog sloja koji podupire nepropusni sloj zasićen vlagom. Kvalitetu i sastav izvorske vode određuju podzemne vode koje je prihranjuju.

Međuslojne vode nalaze se između dvije vodonepropusne stijene. Gornji vodonepropusni sloj štiti ove vode od prodora oborina i podzemnih voda. Zbog dubokog položaja kolebanja u sastavu vode su neznatna, vode su sanitarno najpovoljnije.

Onečišćenje međuslojnih voda događa se iznimno rijetko: samo kada je oštećen integritet slojeva vodonosnika ili u nedostatku nadzora starih bunara koji su dugo bili u funkciji.

Međuslojne vode mogu imati prirodni izlaz na površinu u obliku nadolazećih izvora ili vrela – te su vode najprikladnije za sustav opskrbe pitkom vodom.

Treba napomenuti da ne postoji jedinstveni sastav vode, jer čak i arteška voda, koja leži na istoj dubini, ulazi u našu kuću, prolazeći kroz različite stijene, mijenjajući tako svoj sastav.

2. Klasifikacija metoda dezinfekcije

U tehnologiji obrade vode postoje mnoge metode dezinfekcije vode, koje se mogu podijeliti u dvije glavne klase - kemijske i fizikalne, kao i njihove kombinacije.

Kod kemijskih metoda dezinfekcija se postiže unošenjem biološki aktivnih spojeva u vodu.

Fizikalnim metodama voda se tretira različitim fizičkim utjecajima.

Kemijske ili reagensne metode dezinfekcije vode uključuju uvođenje jakih oksidansa, koji uključuju klor, klor dioksid, ozon, jod, natrijev i kalcijev hipoklorit, vodikov peroksid i kalijev permanganat. Od navedenih oksidansa praktičnu primjenu u sustavima za dezinfekciju vode nalaze: klor, ozon, natrijev hipoklorit, klor dioksid. Druga kemijska metoda je oligodinamija - izlaganje vode ionima plemenitih metala.

U slučaju dezinfekcije vode za piće kemijskom metodom, za postizanje dugotrajnog dezinfekcijskog učinka potrebno je pravilno odrediti dozu primijenjenog reagensa i osigurati dovoljno dugo trajanje njegovog kontakta s vodom. U tom slučaju izračunava se doza reagensa ili se provodi probna dezinfekcija na modelnoj otopini/predmetu.

Doza reagensa izračunata je u višku (rezidualni klor), što jamči uništavanje mikroorganizama, čak i onih koji ulaze u vodu neko vrijeme nakon njezine dezinfekcije, što osigurava produljeni učinak.

Fizičke metode dezinfekcije:

– ultraljubičasto zračenje;

– toplinski utjecaj;

– ultrazvučni utjecaj;

– izloženost električnom pražnjenju.

Kod fizikalnih metoda dezinfekcije vode potrebno je jedinici njenog volumena dovesti zadanu količinu energije definiranu kao umnožak intenziteta izloženosti (snage zračenja) i vremena kontakta.

Učinkovitost dezinfekcije vode kemijskim i fizikalnim metodama uvelike ovisi o svojstvima vode, kao i o biološkim svojstvima mikroorganizama, odnosno njihovoj otpornosti na te utjecaje.

Izbor metode i procjena ekonomske isplativosti primjene pojedine metode dezinfekcije vode određena je izvorištem vodoopskrbe, sastavom vode, vrstom ugrađene opreme vodoopskrbnog postrojenja i njezinim položajem (udaljenost od potrošača). ), trošak reagensa i opreme za dezinfekciju.

Važno je razumjeti da nijedna od metoda dezinfekcije nije univerzalna niti najbolja. Svaka metoda ima svoje prednosti i nedostatke.

3. Regulatorni i tehnički dokumenti vodnog i sanitarnog zakonodavstva

Voda koju konzumiraju ljudi koji žive u različitim okruženjima dolazi iz mnogih izvora. To mogu biti rijeke, jezera, močvare, akumulacije, bunari, arteški bunari itd. Sukladno tome, voda dobivena iz izvora različitog podrijetla razlikuje se po svojoj kvaliteti i svojstvima.

Postoji velika vjerojatnost da će čak i voda iz izvora smještenih jedan blizu drugoga dramatično varirati u kvaliteti.

Industrijska poduzeća, sanatoriji, trgovačka društva, bolnice i druge medicinske ustanove, ruralni stanovnici i stanovnici megagradova - svi imaju svoje posebne zahtjeve za kvalitetu vode.

Zato je pročišćavanje i dezinfekcija vode neophodna kada kvaliteta vode ne zadovoljava zahtjeve potrošača.

Zahtjevi za kvalitetu i sigurnost vode utvrđeni su u sljedećim glavnim regulatornim dokumentima navedenim u tablici. 1.

stol 1

Postoje i tehnološki standardi i zahtjevi koji se odnose na projektiranje sustava za pročišćavanje vode (Tablica 2).

tablica 2

Sigurnost vode u epidemijskim uvjetima određena je ukupnim brojem mikroorganizama i brojem koliformnih bakterija. Prema mikrobiološkim pokazateljima voda mora odgovarati zahtjevima danim u tablici. 3.

Tablica 3

*Indikativni parametri kvalitete vode. Samo u svrhu praćenja države članice Europske unije mogu uspostaviti dodatne parametre na svom teritoriju ili njegovom dijelu, ali njihovo uvođenje ne smije pogoršati zdravlje ljudi.

**Potrebni parametri.

4. Obrada vode jakim oksidirajućim sredstvima

Dezinfekcija vode reagensnim metodama provodi se dodavanjem raznih kemijskih dezinficijensa u vodu ili poduzimanjem posebnih mjera. Upotreba kemikalija u obradi vode obično rezultira stvaranjem kemijskih nusproizvoda. Međutim, zdravstveni rizik od njihove izloženosti zanemariv je u usporedbi s rizikom od razvoja štetnih mikroorganizama u vodi zbog nedezinfekcije ili njezine loše kvalitete.

Ministarstvo zdravstva odobrilo je uporabu više od 200 proizvoda za dezinfekciju i sterilizaciju vode.

U ovom ćemo odjeljku razmotriti glavna sredstva za dezinfekciju koja se koriste u ruskim vodoopskrbnim sustavima.

4.1. Kloriranje

Klor je otkrio švedski kemičar Scheele 1774. godine. Ova godina označava početak povijesti upotrebe reagensa koji sadrže aktivni klor (više od dva stoljeća). Gotovo odmah otkriven je njegov učinak izbjeljivanja na biljna vlakna - lan i pamuk. Nakon ovog otkrića 1785. godine, francuski kemičar Claude Louis Berthollet koristio je klor za izbjeljivanje tkanina i papira u industrijskim razmjerima.

Ali tek u 19.st. Otkriveno je da “klorna voda” (kako se u to vrijeme nazivala posljedica interakcije klora s vodom) ima i dezinfekcijski učinak. Može se pretpostaviti da se klor počeo koristiti kao dezinficijens 1846. godine, kada je u jednoj od bečkih bolnica za liječnike uvedena praksa ispiranja ruku "klornom vodom".

Godine 1888. na Međunarodnom higijenskom kongresu u Beču priznato je da se vodom za piće mogu prenijeti mnoge zarazne bolesti, pa tako i kolera, koja je u to vrijeme bila tako opasna i raširena. Zapravo je ovaj kongres poslužio kao poticaj za pronalaženje najučinkovitijeg načina dezinfekcije vode. Razvoj teme kloriranja za dezinfekciju vode za piće povezan je s izgradnjom vodovoda u velikim gradovima. Prvi put je u tu svrhu korišten u New Yorku 1895. U Rusiji je klor prvi put korišten za dezinfekciju vode za piće početkom 20. stoljeća. U Petersburgu.

Trenutno je najčešći način dezinfekcije vode korištenje klora i njegovih spojeva. Više od 90% vode (velika većina) je klorirano. Tehnološka jednostavnost procesa kloriranja i dostupnost reagensa osigurali su široko uvođenje kloriranja u praksu vodoopskrbe.

Najvažnija prednost ove metode dezinfekcije je mogućnost osiguravanja mikrobiološke ispravnosti vode na bilo kojem mjestu u distribucijskoj mreži, u bilo kojem trenutku, tijekom njenog transporta do korisnika - upravo zahvaljujući naknadnom djelovanju. Nakon unošenja sredstva za kloriranje u vodu, ono vrlo dugo zadržava svoju aktivnost protiv mikroba, inhibirajući njihove enzimske sustave duž cijelog puta vode kroz vodoopskrbne mreže od uređaja za pročišćavanje vode (zahvata vode) do svakog potrošača.

Zbog svojih oksidativnih svojstava i naknadnog djelovanja, kloriranje sprječava rast algi, pomaže u uklanjanju željeza i mangana iz vode, uništava sumporovodik, obezbojuje vodu, održava mikrobiološku čistoću filtera itd.

4.2. Tehnika kloriranja

Prilikom odabira metode kloriranja (obrada vode klorom ili drugim klornim sredstvima) potrebno je uzeti u obzir namjenu procesa kloriranja, prirodu kontaminanata prisutnih u vodi i osobitosti fluktuacija u sastavu vode ovisno o godišnjem dobu. Posebnu pozornost treba obratiti na specifičnosti tehnološke sheme za pročišćavanje vode i opreme uključene u postrojenja za pročišćavanje.

Prema ciljevima, sve se metode mogu podijeliti u dvije velike klase: primarno (pretkloriranje, predkloriranje) i završno (konačno) kloriranje.

Primarno kloriranje - uvođenje klora ili reagensa koji sadrže klor u vodu provodi se što je moguće bliže izvoru unosa vode. Prema svojoj namjeni, primarno kloriranje služi ne samo za dezinfekciju vode, već i za intenziviranje procesa pročišćavanja vode od nečistoća, na primjer, deferizacije i koagulacije. U ovom slučaju koriste se velike doze klora, stupanj dekloriranja u pravilu je odsutan, jer se višak klora potpuno uklanja u drugim fazama pročišćavanja vode.

Završno ili završno kloriranje je proces dezinfekcije vode koji se provodi kao posljednja faza njezine pripreme, tj. sva onečišćenja su već uklonjena i klor se koristi samo za dezinfekciju.

Kloriranje se provodi i s malim dozama klora - normalno kloriranje, i s povećanim dozama - prekomjerno kloriranje.

Kod crpljenja vode iz sanitarnih izvora koristi se normalno kloriranje. Doze klora trebale bi osigurati potreban baktericidni učinak bez pogoršanja organoleptičkih pokazatelja kvalitete vode. Dopuštena količina zaostalog klora nakon 30 minuta kontakta vode s klorom nije veća od 0,5 mg/l.

Ponovno kloriranje koristi se pri crpljenju vode iz izvora karakteriziranih velikim fluktuacijama u sastavu, osobito u mikrobiološkim pokazateljima, te u slučaju da normalno kloriranje ne daje stabilan baktericidni učinak. Prekomjerno kloriranje se također koristi u prisutnosti fenola u vodi, kada normalno kloriranje dovodi samo do pogoršanja organoleptičkih pokazatelja kvalitete vode. Ponovno kloriranje eliminira mnoge neugodne okuse i mirise, au nekim slučajevima može se koristiti za uklanjanje otrovnih tvari iz vode. Doza rezidualnog klora tijekom ponovnog kloriranja obično se postavlja u rasponu od 1-10 mg/l. Višak zaostalog klora zatim se uklanja dekloriranjem vode; mali višak - prozračivanje; veću količinu - dodavanjem redukcijskog reagensa - deklora (natrijev tiosulfat ili sulfit, natrijev disulfit, amonijak, sumporov dioksid, aktivni ugljen).

Kombinirane metode kloriranja, odnosno tretiranje vode klorom zajedno s drugim baktericidnim lijekovima koristi se za pojačavanje učinka klora ili njegovo dulje fiksiranje u vodi. Kombinirane metode kloriranja obično se koriste za obradu velikih količina vode u stacionarnim vodoopskrbnim sustavima. Kombinirane metode uključuju: kloriranje s manganizacijom, srebro-kloridne i bakreno-kloridne metode, te kloriranje s amonijakom.

Unatoč činjenici da je kloriranje još uvijek najčešća metoda dezinfekcije, ova metoda ima i neka ograničenja u upotrebi, na primjer:

– kao rezultat kloriranja, organoklorni spojevi (OCC) mogu nastati u pročišćenoj vodi;

– tradicionalne metode kloriranja u nekim slučajevima nisu zapreka prodiranju niza bakterija i virusa u vodu;

– kloriranje vode, koje se provodi u velikim razmjerima, uzrokovalo je široku proliferaciju mikroorganizama otpornih na klor;

– otopine reagensa koji sadrže klor su korozivne, što ponekad uzrokuje brzo trošenje opreme;

Kombinirane metode kloriranja, tretiranje vode klorom zajedno s drugim baktericidnim pripravcima, koriste se za pojačavanje učinka klora ili njegovo dugotrajnije fiksiranje u vodi.

Kako bi se osiguralo javno zdravlje, mnoge su zemlje uvele vladine propise koji ograničavaju sadržaj COC-a u vodi za piće. U Rusiji su standardizirana 74 pokazatelja, na primjer:

– kloroform – 0,2 mg/l;

– diklorbromometan – 0,03 mg/l;

– ugljikov tetraklorid – 0,006 mg/l.

Trenutno su maksimalne dopuštene koncentracije tvari koje su nusproizvodi kloriranja postavljene u različitim razvijenim zemljama u rasponu od 0,06 do 0,2 mg/l, što odgovara suvremenim znanstvenim podacima o stupnju njihove opasnosti po zdravlje.

Proces nastajanja COC-a prilično je složen, vremenski se proteže do nekoliko sati i ovisi o mnogim čimbenicima: dozi klora, koncentraciji organskih tvari u vodi, vremenu kontakta, temperaturi, pH vrijednosti vode, alkalnosti itd. Glavni razlog za nastanak COC u vodi je prisutnost organskih huminskih i fulvokiselina, kao i metabolita algi. Za uklanjanje ovih nečistoća potrebno je naknadno pročišćavanje vode ugljenim filtrima. Najintenzivnije stvaranje COC događa se tijekom predkloriranja, kada se velike doze klora unose u netretiranu vodu koja sadrži značajnu količinu organskih tvari. Trenutno postoje dvije glavne metode za sprječavanje stvaranja COC-a: korekcija sheme kloriranja i odbijanje korištenja klora kao glavne metode dezinfekcije vode.

Prilikom prilagođavanja sheme kloriranja, mjesto gdje se uvodi glavni dio klora pomiče se na kraj toka procesa obrade vode, što će eliminirati potrebu za opskrbom velikih doza klora u netretiranu vodu. Prilikom odabira ove sheme, važan zahtjev je uklanjanje organskih spojeva (prekursora za stvaranje COC) prije uvođenja klora. Odbijanje prethodnog kloriranja i prijenos opskrbe glavnom dozom klora do kraja postrojenja za obradu obično je sasvim dovoljno za rješavanje problema povezanog s stvaranjem kemijskog otpada. Međutim, to dovodi do značajnog smanjenja učinkovitosti dezinfekcije vode i smanjenja važnosti postrojenja za pročišćavanje kao barijere.

Kloriranje vode pouzdano je sredstvo za sprječavanje širenja epidemija, budući da je većina patogenih bakterija (bacili trbušnog tifusa, tuberkuloze i dizenterije, vibriosi kolere, virusi dječje paralize i encefalitisa) vrlo nestabilni u kloru.

Prikladno je govoriti o isključenju klora tijekom primarne dezinfekcije samo ako u vodi postoje organski spojevi koji u interakciji s klorom (i hipokloritom) tvore trihalometane koji negativno utječu na ljudsko tijelo.

Za kloriranje vode koriste se tvari kao što je sam klor (tekući ili plinoviti), natrijev hipoklorit, klor dioksid i druge tvari koje sadrže klor.

4.2.1. Klor

Klor je najčešća tvar koja se koristi za dezinfekciju vode za piće. To se objašnjava njegovom visokom učinkovitošću, jednostavnošću korištene tehnološke opreme, niskom cijenom korištenog reagensa - tekućeg ili plinovitog klora - i relativnom jednostavnošću održavanja.

Klor se lako otapa u vodi; nakon miješanja plinovitog klora s vodom uspostavlja se ravnoteža u vodenoj otopini:

HClO H + + OCl -

Prisutnost hipokloričaste kiseline u vodenim otopinama klora i anionima koji nastaju njezinom disocijacijom OCl - imaju snažna baktericidna svojstva. Hipokloritna kiselina je gotovo 300 puta aktivnija od hipokloritnih iona ClO - . To se objašnjava jedinstvenom sposobnošću HClO prodiru bakterije kroz njihove membrane. Hipoklorna kiselina podložna je raspadu na svjetlu:

2HClO -> 2O + 2HCl -> O 2 + 2HCl

uz stvaranje klorovodične kiseline i atomskog kisika kao međutvari, koji je također jako oksidacijsko sredstvo.

Obrada vode klorom provodi se pomoću tzv. klorinatora, u kojima voda apsorbira plinoviti (ispareni) klor. Dobivena klorirana voda iz klorinatora odmah se dovodi do mjesta potrošnje. Unatoč činjenici da je ova metoda obrade vode najčešća, ona također ima niz nedostataka. Prije svega, teško je transportirati i skladištiti velike količine tekućeg, vrlo toksičnog klora. Uz takvu organizaciju procesa neizbježno su prisutne potencijalno opasne faze - prije svega istovar spremnika s tekućim klorom i njegovo isparavanje radi pretvaranja u radni oblik.

Stvaranje radnih rezervi klora u skladištima predstavlja opasnost ne samo za operativno osoblje postrojenja, već i za stanovnike obližnjih kuća. Kao alternativa kloriranju, posljednjih godina sve se više koristi obrada vode otopinom natrijevog hipoklorita (NaClO); ova se metoda koristi iu industrijskim postrojenjima za pročišćavanje vode iu malim objektima, uključujući privatne kuće.

4.2.2. Klor dioksid

Klor-dioksid se koristi za dezinfekciju vode u Europi, SAD-u i Rusiji. U SAD-u je 1944. godine pušten u rad jedan od prvih sustava za dezinfekciju pitke vode klor-dioksidom - sustav Niagara Falls. U Njemačkoj se klor-dioksid koristi od 1959. godine. Svjetska iskustva u korištenju klor-dioksida i brojna istraživanja pokazala su njegovu učinkovitost u pripremi i dezinfekciji pitke, industrijske i otpadne vode.

Glavne metode proizvodnje klor dioksida

Postoje tri glavne metode za proizvodnju klor dioksida:

– interakcija natrijeva klorita s klorovodičnom kiselinom:

5NaClO2 + 4HCl = 4ClO2 + 5NaCl + 2H2O;

– interakcija natrijevog klorita s molekulskim klorom (natrijev hipoklorit, hipokloričasta kiselina). Reakcija se provodi uvođenjem plinovitog klora u otopinu natrijeva klorita pod vakuumskim uvjetima:

2NaClO 2 + Cl 2 = 2ClO 2 + 2NaCl;

– interakcija natrijeva klorata sa sumpornom kiselinom i vodikovim peroksidom:

2NaClO 3 + H 2 SO 4 + 2H 2 O = 2ClO 2 + 2O 2 + Na 2 SO 4

Učinkovito djelovanje ClO 2 nije samo zbog visokog sadržaja klora koji se oslobađa tijekom reakcije, već i zbog nastalog atomskog kisika.

Trenutno postoje postrojenja koja koriste sve ove metode za proizvodnju klor dioksida za njegovu daljnju upotrebu u procesima dezinfekcije vode za piće. Glavni čimbenik koji sprječava široku upotrebu klor dioksida je njegova povećana eksplozivnost, što komplicira proizvodnju, transport i skladištenje. Suvremene tehnologije otklonile su ovaj nedostatak proizvodnjom klor dioksida izravno na mjestu uporabe u obliku vodene otopine sigurne koncentracije. Procesi dobivanja i doziranja klor dioksida u pročišćenu vodu potpuno su automatizirani, nije potrebna prisutnost osoblja za održavanje. U tom smislu, može se koristiti u instalacijama s relativno niskom produktivnošću.

Korištenje klor dioksida za dezinfekciju vode ima niz prednosti:

– klor dioksid ne stvara trihalometane u interakciji s organskim tvarima, a pomaže u smanjenju koncentracije željeza i mangana u vodi;

– učinkovit je oksidans i dezinficijens za sve vrste mikroorganizama, uključujući ciste (Giardia, Cryptosporidium), spore oblika bakterija i virusa;

– učinak dezinfekcije je praktički neovisan o pH vode, dok se učinkovitost klora smanjuje s odstupanjem pH vrijednosti od pH=7,4;

– dezodorira vodu, uništava fenole – izvore neugodnog okusa i mirisa;

– ne stvara bromate i organobromne nusproizvode dezinfekcije u prisutnosti bromida.

Glavni nedostatak korištenja klor dioksida je stvaranje nusproizvoda - klorata i klorita, čiji se sadržaj u vodi za piće mora kontrolirati. U skladu sa SanPiN, najveća dopuštena koncentracija klorita je 0,2 mg / dm 3 sa sanitarno-toksikološkim graničnim pokazateljem koji odgovara trećem razredu opasnosti. Ovi standardi ograničavaju maksimalnu dozu dioksida za dezinfekciju vode.

4.2.3. Natrijev hipoklorit

Kao alternativa, posljednjih godina sve se više koristi obrada vode otopinom natrijevog hipoklorita (NaClO), a ovaj se reagens koristi iu velikim postrojenjima za pročišćavanje vode iu malim objektima, uključujući privatne kuće.

Vodene otopine natrijeva hipoklorita pripremaju se kemijski:

Cl 2 + 2NaOH = NaClO + NaCl + H 2 O

ili elektrokemijska metoda prema reakciji:

NaCl + H 2 O = NaClO + H 2.

Tvar natrijev hipoklorit (NaClO) u svom čistom kemijskom obliku (tj. bez vode) je bezbojna kristalna tvar koja se lako raspada na natrijev klorid (kuhinjska sol) i kisik:

2NaClO = 2NaCl + O 2 .

Kada se otopi u vodi, natrijev hipoklorit disocira na ione:

Hipokloritni ion OCl - podvrgava se hidrolizi u vodi, stvarajući hipokloričnu kiselinu HOCl:

OCl - + H 2 O = HOCl + OH - .

Prisutnost hipoklorične kiseline u vodenim otopinama natrijeva hipoklorita objašnjava njegova snažna svojstva dezinfekcije i izbjeljivanja. Najveća baktericidna sposobnost hipoklorita očituje se u neutralnoj sredini, kada su koncentracije HClO i hipokloritnih aniona ClO približno jednake.

Razgradnja hipoklorita popraćena je stvaranjem niza aktivnih čestica, posebice atomskog kisika, koji ima visok biocidni učinak. Nastale čestice sudjeluju u uništavanju mikroorganizama, u interakciji s biopolimerima u njihovoj strukturi koji su sposobni za oksidaciju. Istraživanja su pokazala da je taj proces sličan onom koji se prirodno odvija u svim višim organizmima. Neke ljudske stanice (neutrofili, hepatociti, itd.) sintetiziraju hipokloričnu kiselinu i prateće visoko aktivne radikale za borbu protiv mikroorganizama i stranih tvari.

Dezinfekcija vode i oksidacija nečistoća pomoću elektrokemijski proizvedenog natrijevog hipoklorita prvi put je korištena u Sjedinjenim Državama kasnih 1930-ih. XX. stoljeća... Natrijev hipoklorit ima niz vrijednih svojstava. Njegove vodene otopine nemaju suspenzije i stoga ne zahtijevaju taloženje, za razliku od izbjeljivača. Korištenje natrijevog hipoklorita za obradu vode ne uzrokuje povećanje njezine tvrdoće, budući da ne sadrži soli kalcija i magnezija kao izbjeljivač ili kalcijev hipoklorit.

Baktericidno djelovanje otopine NaClO dobivene elektrolizom veće je od ostalih dezinficijensa čiji je aktivni princip aktivni klor. Osim toga, otopina ima još veći oksidacijski učinak od otopina pripremljenih kemijskom metodom, jer sadrži više hipokloričaste kiseline (HClO).

Nedostatak ove metode je što su vodene otopine natrijeva hipoklorita nestabilne i s vremenom se raspadaju čak i na sobnoj temperaturi.

Industrija naše zemlje proizvodi natrijev hipoklorit u obliku vodenih otopina različitih koncentracija.

U skladu s GOST 11086-76, otopina natrijevog hipoklorita, dobivena kemijskom metodom, dostupna je u tri stupnja. Ispod su pokazatelji sastava proizvoda.

Natrijev hipoklorit u obliku otopine (gradacije A, B ili “Belizna”) je otopina hipoklorita (16-19% NaOCl) s primjesom natrijevog klorida i hidroksida (pH 12-14). Obje otopine se vremenom razgrađuju. Brzina razgradnje ovisi o uvjetima njihovog skladištenja.

Otopina reagensa natrijevog hipoklorita lako se dozira, što vam omogućuje automatizaciju procesa dezinfekcije vode.

4.2.4. Reagensi koji sadrže klor

Primjena reagensa koji sadrže klor (izbjeljivač, natrijev i kalcijev hipoklorit) za dezinfekciju vode manje je opasna u održavanju od upotrebe klora i ne zahtijeva složena tehnološka rješenja. Istina, reagensi koji se koriste u ovom slučaju su glomazniji, što je povezano s potrebom skladištenja velikih količina lijekova (3-5 puta više nego kod upotrebe klora). Za isti iznos povećava se obujam prijevoza.

Tijekom skladištenja dolazi do djelomičnog raspadanja reagensa uz smanjenje sadržaja klora. U tom smislu potrebno je opremiti sustav prisilne ispušne ventilacije i pridržavati se sigurnosnih mjera za operativno osoblje. Otopine reagensa koji sadrže klor su korozivne i zahtijevaju opremu i cjevovode od nehrđajućeg materijala ili s antikorozivnim premazom, obično se ne koriste za individualnu vodoopskrbu.

4.2.5. Kloriranje za individualnu vodoopskrbu

Postrojenja za proizvodnju aktivnih reagensa koji sadrže klor elektrokemijskim metodama postaju sve raširenija, posebno u malim postrojenjima za pročišćavanje vode.

U Rusiji nekoliko poduzeća nudi instalacije kao što su "Saner", "Sanator", "Chlorel-200" za proizvodnju natrijevog hipoklorita pomoću dijafragme elektrolize kuhinjske soli.

Najjednostavniji i najčešći način rješavanja problema kloriranja vode za individualnu vodoopskrbu je korištenje natrijevog hipoklorita, a kao reagens može poslužiti otopina “Belizna”.

Mnogi potrošači ne vole činjenicu da voda koja dolazi iz slavine može mirisati na klor, ali ovaj se problem lako rješava ugradnjom ugljičnog filtra.

Metode pripreme vode kloriranjem zahtijevaju precizno doziranje reagensa u vodu koja se tretira, jer su reagensi vrlo kemijski reaktivni. Za rješavanje problema kloriranja potrebno je koristiti suvremenu digitalnu tehnologiju koja osigurava točno doziranje reagensa proporcionalno protoku ili volumenu vode koja se tretira.

Na tržištu postoji veliki izbor pumpi za doziranje koje se razlikuju po učinku.

4.3. Ostali halogeni za dezinfekciju vode

4.3.1. Jodiranje

Jod je kemijski element iz skupine halogena, čiji su “rođaci” fluor, klor i brom, označen simbolom I (od grč. iodes - ljubičast; lat. Iodum), ima redni broj 53, atom. broj - 126,90, gustoća krutine - 4, 94 g / cm 3, talište - 113,5 ° C, vrelište - 184,35 ° C. U prirodi je jod uglavnom koncentriran u morskoj vodi (u prosjeku oko 0,05 mg/l). Osim toga, nalazi se i u morskim sedimentima. To mu omogućuje prelazak u podzemne vode, gdje njegov sadržaj može doseći više od 100 mg/l. Tako visok sadržaj joda također je tipičan za područja naftnih polja. Istodobno, njegov sadržaj u površinskim vodama je nizak (koncentracija se kreće od 1 do 0,01 μg/l).

Istraživanja pokazuju da je metoda jodiranja učinkovita protiv bakterija i virusa, ali nije dovoljno učinkovita protiv mikrobnih toksina i fenolnih spojeva. Drugo ograničenje širenja metode jodiranja je pojava specifičnog mirisa kada se jod otopi u vodi. Stoga se jodiranje vode u svrhu dezinfekcije ne natječe s tradicionalnim kloriranjem, unatoč činjenici da jod, za razliku od klora, ima takve prednosti kao što su inertnost prema amonijaku i njegovim derivatima, kao i otpornost na sunčevo zračenje. Tretiranje vode jodom u svrhu dezinfekcije nije široko rasprostranjeno, iako je nekoliko puta bilo pokušaja jodiranja vode iz slavine. Trenutno se obrada vode jodom koristi samo za male protoke ili u slučajevima kada se koriste posebne sheme dezinfekcije vode. Tako se u nekim slučajevima jod koristi za dezinfekciju vode u bazenima.

Jod je jedan od mikroelemenata čije su funkcije u organizmu vrlo raznolike. Sudjeluje u sintezi hormona štitnjače te utječe na metaboličke i regenerativne procese. Nedovoljna prisutnost joda u tijelu dovodi do negativnih posljedica. Međutim, ne samo nedostatak joda predstavlja opasnost za ljudsko zdravlje, već i njegov višak. Dakle, povećana količina joda u organizmu dovodi do promjena u strukturnim i funkcionalnim karakteristikama štitnjače, jetre i bubrega.

Nedavno su se na tržištu pojavila flaširana jodirana pića i voda. Ovakav pristup je bez sumnje opravdan, jer samo sam potrošač, vođen medicinskim indikacijama, može odlučiti treba li piti jodiranu vodu ili ne.

U suvremenoj praksi, za dezinfekciju vode za piće jodiranjem, predlaže se korištenje posebnih ionskih izmjenjivača zasićenih jodom. Kako voda prolazi kroz njih, jod se postupno ispire iz ionskog izmjenjivača, prolazeći kroz vodu. Ovo je rješenje moguće samo za pojedinačne instalacije male veličine u sustavima za pročišćavanje vode u kućanstvu. U takvim sustavima jodiranje vode provodi se dodatnom ugradnjom posebnog filterskog elementa u jednoj od faza pročišćavanja. Značajni nedostaci su promjena koncentracije joda tijekom rada, nemogućnost preciznog doziranja u tekuću vodu i nedostatak kontrole njegove koncentracije.

Instalacije i patrone za gejzir i čistu vodu predstavljene su na ruskom tržištu.

4.3.2. Bromiranje

U kemijske metode dezinfekcije vode spadaju i one koje su se koristile početkom 20. stoljeća. dezinfekcija spojevima broma, koji imaju izraženija baktericidna svojstva od klora, ali zahtijevaju složeniju tehnologiju primjene.

Brom je kemijski element iz skupine halogena, označen simbolom Br (od grč. bromos - smrad; ime je povezano s neugodnim mirisom broma; lat. Bromum) ima redni broj 35, atomsku težinu - 79,90 , gustoća tekućine - 3,11 g / cm 3, vrelište - 59,2 °C.

Brom djeluje na mikroorganizme, ubija viruse, bakterije, gljivice, pomaže u uklanjanju organskih nečistoća iz vode, a učinkovit je i u borbi protiv algi. Spojevi na bazi broma otporni su na sunčevo zračenje.

No, usprkos svim svojim prednostima, metoda bromiranja vode je vrlo skupa, pa nema široku primjenu u pročišćavanju pitke vode i koristi se uglavnom za dezinfekciju vode u malim bazenima i toplicama.

4.4. Ozonizacija

4.4.1. Povijest ozonizacije

Njemački znanstvenik Sheinbein je 1840. godine, proučavajući procese razgradnje vode na vodik i kisik pomoću električnog luka, dobio novi plin oštrog, specifičnog mirisa, koji je nazvao ozon. Zatim su tu istraživanja drugih znanstvenika za proučavanje svojstava i upotrebe ozona. Izumitelj N. Tesla patentirao je prvi generator ozona 1896. godine.

Po prvi put procesi ozoniranja za pročišćavanje vode primijenjeni su u Francuskoj, gdje je već 1907. godine izgrađeno prvo postrojenje za ozoniziranje vode u Bon Voyageu (Francuska) za potrebe grada Nice, a 1916. godine bilo je 26 postrojenja za ozonizaciju vode. operacija (ukupno u Europi – 49).

U sovjetsko doba, ozonizacija je provedena u Istočnom vodovodu u Moskvi; stanica je bila opremljena ozonizatorima francuske tvrtke Treily-gas.

4.4.2. Proizvodnja ozona

Ozon (O 3) je plavičasti ili blijedoljubičasti plin koji se spontano raspada na zraku iu vodenoj otopini, pretvarajući se u obični kisik (O 2). Brzina raspadanja ozona naglo se povećava u alkalnom okruženju i s povećanjem temperature. Doza ozona ovisi o namjeni ozonirane vode. Ako se radi o dezinfekciji vode koja je prethodno filtrirana i bistrena, doza ozona se uzima od 1-3 mg/l, za podzemnu vodu - 0,75-1 mg/l. Pri uvođenju ozona za obezbojenje i dezinfekciju onečišćene vode njegova potrebna količina može doseći i do 5 g/l. Trajanje kontakta dezinficirane vode s ozonom je 8-12 minuta.

Ozon nastaje u mnogim procesima praćenim oslobađanjem atomskog kisika, na primjer, tijekom razgradnje peroksida, oksidacije fosfora itd.

Najekonomičniji industrijski način za proizvodnju ozona je izlaganje zraka ili kisika električnom pražnjenju od 5000–25000 V. Generator ozona sastoji se od dvije pločaste ili cjevaste (koncentrični raspored) elektrode postavljene na maloj udaljenosti jedna od druge.

O 3 se lakše ukapljuje od O 2, pa ih je stoga lako odvojiti. Ozon za ozonoterapiju u medicini dobiva se samo iz čistog kisika. Kada se zrak ozrači jakim ultraljubičastim zračenjem, nastaje ozon. Isti se procesi odvijaju i u gornjim slojevima atmosfere, gdje se ozonski omotač formira i održava pod utjecajem sunčevog zračenja.

U laboratoriju se ozon može dobiti reakcijom ohlađene koncentrirane sumporne kiseline s barijevim peroksidom:

3H 2 SO 4 + 3BaO 2 = 3BaSO 4 + O 3 + 3H 2 O.

4.4.3. Dezinfekcijski učinak ozona

Kod povećane bakterijske kontaminacije izvora vode ili kada se u njoj nalaze patogeni mikroorganizmi, enterovirusi i ciste Giardia koje su otporne na tradicionalno kloriranje, ozon je posebno učinkovit. Mehanizam djelovanja ozona na bakterije još nije u potpunosti razjašnjen, ali to ne sprječava njegovu široku primjenu.

Ozon je mnogo jače oksidacijsko sredstvo od klora (u dozama oba korištena reagensa).

Što se tiče brzine, ozon je učinkovitiji od klora: dezinfekcija se odvija 15-20 puta brže. Ozon ima razorno djelovanje na sporne oblike bakterija, 300-600 puta jače od klora. To se potvrđuje usporedbom njihovih oksidacijskih potencijala: za klor Cl 2 - 1,35 V, za ozon O 3 - 1,95 V.

Odsutnost kemikalija u vodi koje brzo reagiraju s ozonom omogućuje učinkovito uništavanje E. coli pri koncentraciji otopljenog ozona od 0,01–0,04 mg/l.

Za uništavanje polio bakterija (Le i Mv sojevi) potrebno je vodu izložiti kloru 1,5-3 sata u oksidirajućoj dozi od 0,5-1 mg/l. Istodobno, ozon uništava ove bakterije u 2 minute u koncentraciji u vodi od 0,05–0,45 mg/l.

Treba napomenuti da ozon ima tako važno svojstvo kao što je njegov antivirusni učinak. Enterovirusi, posebice oni izlučeni iz ljudskog tijela, ulaze u otpadne vode i stoga često mogu dospjeti u površinske vode koje se koriste za opskrbu pitkom vodom.

Rezultati brojnih istraživanja utvrdili su: rezidualni ozon u količini od 0,4-1,0 mg/l, održavan 4-6 minuta, osigurava uništavanje patogenih virusa, au većini slučajeva takva izloženost sasvim je dovoljna za eliminaciju svih mikrobnih kontaminanata.

U usporedbi s uporabom klora, koji povećava toksičnost pročišćene vode, koju određuju hidrobionti, uporaba ozona pomaže u smanjenju toksičnosti.

4.4.4. Dizajn hardvera

Budući da je ozon vrlo otrovan plin (maksimalna dopuštena koncentracija u zraku zone je 0,0001 g/m 3 ), sheme procesa ozonizacije vode predviđaju njegovo potpuno iskorištavanje i uništavanje. Oprema za ozonizaciju obično uključuje poseban degasser ozona (destruktor). Sve instalacije za ozonizaciju sastavljene su od materijala otpornih na koroziju, opremljene zapornim i signalnim ventilima, opremljene sustavima za automatsko pokretanje (tajmeri, tlačne sklopke, solenoidni ventili itd.) i zaštite.

Metoda ozoniranja vode tehnički je složena i najskuplja od ostalih metoda dezinfekcije vode za piće. Tehnološki proces uključuje sukcesivne stupnjeve pročišćavanja zraka, njegovo hlađenje i sušenje, sintezu ozona, miješanje smjese ozon-zrak s pročišćenom vodom, uklanjanje i uništavanje zaostale smjese ozon-zrak te njezino ispuštanje u atmosferu. Sve to ograničava korištenje ove metode u svakodnevnom životu.

Na ruskom tržištu kućni ozonizatori predstavljeni su sljedećim modelima: "AquaMama", "Ecotronika", "Ozone Lux" (RUIQI, sastoji se od ozonizatora i ugljenog filtra) itd.

Instalacije za ozonizaciju predstavljene su sljedećom opremom: stanice za ozonizaciju vode serije CD-OWSG, serije SOV-M, serije PVO-TOG i PVO-ZF, Ozon-PV itd. Instalacije se razlikuju po dizajnu i izvedbi.

4.4.5. Značajke ozonizacije

S higijenskog gledišta, ozonizacija je jedan od najboljih načina dezinfekcije vode za piće. Visokim stupnjem dezinfekcije osigurava najbolja organoleptička svojstva i odsutnost visokotoksičnih i kancerogenih produkata u pročišćenoj vodi.

Ozon uništava poznate mikroorganizme 300-3000 puta brže od bilo kojeg drugog dezinficijensa. Ozoniranjem se ne mijenja kiselost vode i iz nje se ne uklanjaju tvari potrebne čovjeku. Preostali ozon brzo se pretvara u kisik (O 2) i njime obogaćuje vodu.

Tijekom ozoniranja, štetni nusprodukti reakcije nemaju vremena nastati, barem u primjetnim količinama.

Shematski dijagram toka ozonizacije vode: 1 – rezervoar izvorne vode; 2 – pumpa; 3 – uređaji za prijenos mase; 4 – spremnik pročišćene vode; 5 – generatori ozona; 6 – jedinica za pripremu i sušenje zraka; 7 – destruktor (degasator) ozona.

Postoje neki nedostaci korištenja ozonizacije, koji nameću odgovarajuća ograničenja na njegovu upotrebu:

1. Metoda ozonizacije je tehnički složena, zahtijeva visoku potrošnju energije i korištenje složene opreme, što zahtijeva visokokvalificirano održavanje.

2. Produženo djelovanje ozona znatno je manje od djelovanja klora, zbog njegove brze destrukcije, pa je ponovna kontaminacija vode tijekom ozoniranja vjerojatnija nego tijekom kloriranja.

3. Ozoniranje može uzrokovati (osobito kod jako obojenih voda i voda s velikom količinom “organske tvari”) stvaranje dodatnog taloga, pa je nakon ozoniranja potrebno predvidjeti filtriranje vode preko aktivnog ugljena. Kao rezultat ozoniranja nastaju nusprodukti, uključujući: aldehide, ketone, organske kiseline, bromate (u prisutnosti bromida), perokside i druge spojeve.

Pri izlaganju huminskim kiselinama, gdje postoje aromatski spojevi fenolnog tipa, može se pojaviti fenol.

Ozon se može proizvesti samo na mjestu potrošnje, jer su njegovo skladištenje i transport nemogući. Za proizvodnju ozona potreban je slobodni kisik.

5. Oligodinamija

Oligodinamija je učinak iona plemenitih metala na mikrobiološke objekte. Kada se govori o oligodinamiji, u pravilu se razmatraju tri metala - zlato, bakar i srebro. Najčešća metoda u praktične svrhe je uporaba srebra, ponekad se koriste baktericidne otopine na bazi bakra. Zlato nema pravu primjenu u praksi, jer je ovaj metal vrlo skup.

5.1. Srebro

Srebro je kemijski element, spada u plemenite metale, simboliziran simbolom Ag (od lat. Silver - svijetlo, bijelo, engl. Argentum, franc. Argent, njem. Silber). Ima redni broj 47, atomsku težinu – 107,8, valenciju – I. II, gustoću – 10,5 g/cm 3, talište – 960,5 °C, vrelište – 2210 °C.

Unatoč činjenici da su rude srebra rasute po cijelom svijetu (Australija, Peru, Japan, Kanada), glavni dobavljač srebra je Meksiko. Srebro je dobar vodič toplinske energije.

5.1.1. Priča

Srebro je čovječanstvu poznato od davnina, nekada se vadilo u obliku grumena, odnosno nije se moralo taliti iz ruda, a mnogi su ga narodi smatrali svetim metalom, primjerice u Asiriji i Babilonu . U Europi se bogatstvo kraljeva ocjenjivalo prema količini srebra. U srednjem vijeku srebro i njegovi spojevi bili su vrlo popularni među alkemičarima. Kasnije se srebro koristi za izradu posuđa, kovanje kovanica, izradu nakita, a danas se koristi u proizvodnji električnih kontakata, tiskanih krugova i napajanja.

Od davnina je poznato i baktericidno djelovanje srebra. U drevnim hinduističkim raspravama postoji opis rituala kratkotrajnog uranjanja vrućeg srebra u posudu s vodom.

Utemeljitelj znanstvenog proučavanja mehanizma djelovanja srebra na mikrobne stanice je švicarski znanstvenik Karl Nagel koji je 80-ih god. XIX stoljeće otkrili su da interakcija iona srebra (a ne samog metala) s mikrobnim stanicama uzrokuje njihovu smrt. Tu je pojavu nazvao oligodinamija (od grčkog "oligos" - mali, trag i "dynamos" - djelovanje, tj. djelovanje tragova). Njemački znanstvenik Vincent, uspoređujući aktivnost nekih metala, utvrdio je da srebro ima najsnažniji baktericidni učinak, a bakar i zlato manje. Tako je bacil difterije umro na srebrnoj ploči nakon tri dana, na bakrenoj nakon šest dana, na zlatnoj nakon osam dana.

5.1.2. Opis metode

Akademik L. A. Kulsky dao je veliki doprinos proučavanju antimikrobnih svojstava "srebrne" vode i njezinoj upotrebi za dezinfekciju vode za piće i prehrambenih proizvoda. Njegovi pokusi, a kasnije i radovi drugih istraživača, dokazali su da upravo ioni metala i njihovi disocirani spojevi (tvari koje se u vodi mogu raspasti na ione) uzrokuju smrt mikroorganizama. Dokazano je da što je veća koncentracija iona srebra, to je njegovo djelovanje i baktericidno djelovanje veće.

Znanstveno je dokazano da srebro u ionskom obliku ima baktericidno, antivirusno, izraženo antifungalno i antiseptičko djelovanje te služi kao visokoučinkovit dezinficijens protiv patogenih mikroorganizama uzročnika akutnih infekcija. Učinak ubijanja bakterija preparatima srebra vrlo je velik. Jača je 1750 puta od koncentrirane karbolne kiseline i 3,5 puta jača od sublimata. Prema akademiku Akademije znanosti Ukrajinske SSR L. A. Kulskom, učinak "srebrne" vode (u istim koncentracijama) veći je od učinka klora, izbjeljivača, natrijevog hipoklorida i drugih jakih oksidacijskih sredstava. Prema znanstvenim podacima samo 1 mg/l. srebro tijekom 30 minuta izazvalo je potpunu inaktivaciju virusa influence A, B, Mitre i Sendai. Već u koncentraciji od 0,1 mg/l srebro ima izraženo fungicidno djelovanje.

“Srebrna” voda ima baktericidna svojstva pri dovoljno visokim koncentracijama srebra, ali pri niskim koncentracijama srebro djeluje samo bakteriostatski.

Međutim, kada birate srebro kao sredstvo za dezinfekciju, morate imati na umu da je srebro teški metal. Kao i drugi teški metali, srebro se može nakupljati u tijelu i uzrokovati bolesti (argiroza – trovanje srebrom). U skladu sa SanPiN 2.1.4.1074-01 „Voda za piće. Higijenski zahtjevi za kvalitetu vode centraliziranih sustava za opskrbu pitkom vodom. Kontrola kvalitete" dopušteni sadržaj srebra u vodi nije veći od 0,05 mg / l i SanPin 2.1.4.1116 - 02 "Voda za piće. Higijenski zahtjevi za kakvoću vode pakirane u spremnike. Kontrola kvalitete” – ne više od 0,025 mg/l.

Mnogi potrošači, na starinski način, danima toče vodu u domaćim srebrnim filterima za vodu, u posudama s novčićima, žlicama i nakitom, a “srebrna” voda se doista može čuvati godinama. No, što se krije iza ove metode pročišćavanja vode od mikroorganizama?

“Srebrna” voda ima baktericidna svojstva pri prilično visokim koncentracijama srebra, oko 0,015 mg/l. U niskim koncentracijama (10 -4 ... 10 -6 mg/l) srebro ima samo bakteriostatski učinak, tj. zaustavlja rast bakterija, ali ih ne ubija. Vrste mikroorganizama koje stvaraju spore praktički su neosjetljive na srebro. Stoga ulijevanje vode na starinski način u domaćim srebrnim filtrima za vodu, u posudama s novčićima, žlicama i nakitom nije zajamčeni način dezinfekcije.

Gore navedene činjenice stoga donekle ograničavaju upotrebu srebra. Može biti prikladno samo u svrhu očuvanja inicijalno čiste vode za dugotrajno skladištenje (na primjer, na svemirskim brodovima, na planinarenju ili prilikom punjenja flaširane vode za piće). Posrebrenje uložaka s aktivnim ugljenom koristi se u kućnim filterima. To se radi kako bi se spriječilo zaprljanje filtera mikroorganizmima, jer su filtrirane organske tvari dobro tlo za razmnožavanje mnogih bakterija.

5.1.3. Mehanizam djelovanja

Danas postoje brojne teorije koje objašnjavaju mehanizam djelovanja srebra na mikroorganizme. Najčešća je adsorpcijska teorija, prema kojoj stanica gubi sposobnost preživljavanja kao rezultat međudjelovanja elektrostatskih sila koje nastaju između negativno nabijenih bakterijskih stanica i pozitivno nabijenih iona srebra kada ih bakterijska stanica adsorbira.

Voraz i Tofern (1957) objasnili su antimikrobni učinak srebra onesposobljavanjem enzima koji sadrže SH - i COOH - skupine, a K. Tonley, H. Wilson - kršenjem osmotske ravnoteže.

Prema drugim teorijama, dolazi do stvaranja kompleksa nukleinskih kiselina s teškim metalima, zbog čega je poremećena stabilnost DNA i, sukladno tome, održivost bakterija.

Postoji suprotno mišljenje da srebro ne utječe izravno na DNA stanica, već djeluje posredno povećanjem količine unutarstaničnih slobodnih radikala, koji smanjuju koncentraciju unutarstaničnih spojeva reaktivnog kisika. Također se pretpostavlja da je jedan od razloga širokog antimikrobnog učinka iona srebra inhibicija transmembranskog transporta Na+ i Ca++.

Na temelju podataka, mehanizam djelovanja srebra na mikrobnu stanicu je sljedeći: ione srebra apsorbira stanična membrana, koja ima zaštitnu funkciju. Stanica i dalje ostaje održiva, ali neke od njezinih funkcija su poremećene - na primjer, dioba (bakteriostatski učinak). Čim se srebro adsorbira na površini mikrobne stanice, ono prodire u nju, inhibira enzime dišnog lanca, a također prekida oksidacijske procese u mikrobnim stanicama, uslijed čega stanica umire.

Koloidno srebro je proizvod koji se sastoji od mikroskopskih čestica srebra suspendiranih u demineraliziranoj i deioniziranoj vodi. Koloidno srebro, koje se dobiva elektrolitičkom metodom, prirodni je antibiotik odobren za upotrebu u SAD-u od strane Savezne komisije za hranu i lijekove još 1920. Učinkovitost baktericidnog djelovanja koloidnog srebra objašnjava se njegovom sposobnošću da suzbija rad enzima, koji osigurava izmjenu kisika stranih protozojskih mikroorganizama, stoga oni umiru zbog poremećaja opskrbe kisikom potrebnim za njihov život.

5.1.4. Dizajn hardvera

“Srebrnu” vodu moguće je pripremiti kod kuće, ali nije učinkovita. Možete uliti vodu u srebrnu posudu, uroniti srebrne predmete, nakit i sl. u posudu s vodom... Trenutno se “srebrna” voda proizvodi u električnim uređajima – ionizatorima. Princip rada ionatora srebra temelji se na elektrolitičkoj metodi. Strukturno, uređaj se sastoji od elektrolizatora sa srebrnim elektrodama (srebro CP 99.99) i napajanja spojenog na DC mrežu. Kada istosmjerna struja prolazi kroz srebrne (ili srebrno-bakrene) elektrode uronjene u vodu, srebrna elektroda (anoda), otapajući se, zasićuje vodu ionima srebra. Koncentracija dobivene otopine pri određenoj struji ovisi o vremenu rada izvora struje i volumenu vode koja se pročišćava. Ako pravilno odaberete ionizator, rezidualni sadržaj srebra otopljenog u vodi neće prijeći maksimalnu dozu od 10 -4 ... 10 -5 mg/l (istodobno, u kontaktnom sloju posrebrene vode, koncentracije mogu dostići 0,015 mg/l), što omogućuje istodobnu baktericidnu i bakteriostatsku obradu vode. U tablici U tablici 4 prikazani su uvjeti za dobivanje "srebrne" vode na primjeru ionizatora "LK-41" (izvor napajanja ionatora - 220 V AC napajanje, struja opterećenja, mA 0±20%, masa srebra koju ionizator prenosi u vodena otopina u 1 minuti, mg 0,4±20%, temperatura tretirane vode od 1 do 40 °C).

Tablica 4

Pripremljene otopine srebra moraju se čuvati na tamnom mjestu ili u neprozirnoj zatvorenoj posudi, jer se na svjetlu ioni srebra reduciraju u metal, otopina potamni i srebro se taloži.

Početak proizvodnje ionizatora u Rusiji datira iz 1939. godine, kada je započela masovna proizvodnja stacionarnih ionizatora, prijenosnih i cestovnih LC serija. Proizvodnja se nastavlja i danas.

Sada na ruskom tržištu postoje ionizatori različitih proizvođača i dizajna, s elektroničkim upravljanjem i najjednostavniji autonomni džepni: "Nevoton IS", "Penguin", "Silva", "Dolphin", "LK", "Aquatay" itd. .

Kada ionizator radi, raspršeno crno srebro se oslobađa na srebrnim pločama, što ne utječe na kvalitetu pripremljene otopine. U otopini srebra, nakon što se ionizator isključi, proces ubijanja bakterija ne događa se odmah, već tijekom vremena navedenog u stupcu vremena zadržavanja.

5.1.5. Primjena aktivnog ugljika i kationskih izmjenjivača zasićenih srebrom

Trenutno se aktivni ugljen koristi u mnogim procesima pročišćavanja vode, prehrambenoj industriji i procesima kemijske tehnologije. Glavna svrha ugljena je adsorpcija organskih spojeva. Filtrirana organska tvar predstavlja idealno tlo za razmnožavanje bakterija kada prestane kretanje vode. Nanošenjem srebra na aktivni ugljen sprječava se razvoj bakterija unutar filtera zbog baktericidnih svojstava ovog metala. Tehnologija nanošenja srebra na površinu ugljena jedinstvena je po tome što se srebro ne ispire s površine ugljena tijekom procesa filtriranja. Ovisno o proizvođaču, vrsti sirovine i vrsti ugljena, na površinu se nanosi 0,06-0,12% srebra po težini.

Aktivni ugljen presvučen srebrom dostupan je na ruskom tržištu: C-100 Ag ili C-150 Ag tvrtke Purolite; AGC proizvodi Chemviron Carbon na bazi aktivnog ugljena 207C; Ruski proizvođači nude UAI-1, izrađen od drvenog ugljena BAU-A; ugljici marki KAUSORB-213 Ag i KAUSORB-222 Ag dobivaju se iz aktivnog ugljika marki KAUSORB-212 i KAUSORB-221 itd.

Unatoč prilično visokoj učinkovitosti oligodinamije općenito, ne možemo govoriti o apsolutnoj univerzalnosti ove metode. Činjenica je da je niz štetnih mikroorganizama izvan zone njegovog djelovanja - mnoge gljivice, bakterije (saprofitne, spore). Unatoč tome, voda propuštena kroz takav filter obično dugo zadržava svoja baktericidna svojstva i čistoću.

5.2. Bakar

Bakar je kemijski element koji se označava simbolom Cu. Naziv elementa dolazi od imena otoka Cipra (lat. Cuprum), gdje se izvorno vadio bakar. Ima redni broj 29, atomsku težinu – 63,546, valenciju – I, II, gustoću – 8,92 g/cm 3, talište – 1083,4 °C, vrelište – 2567 °C.

Bakar je mekan, kovak metal crvene boje, ima visoku toplinsku i električnu vodljivost (drugi je po električnoj vodljivosti nakon srebra).

Bakar se u prirodi pojavljuje u različitim spojevima iu samorodnom obliku. Postoje razne legure bakra, od kojih su najpoznatije mjed - legura s cinkom, bronca - legura s kositrom, kupronikal - legura s niklom itd., kao aditiv bakar je prisutan u babitima.

Bakar se široko koristi u elektrotehnici (zbog svog niskog otpora) za izradu energetskih kabela, žica ili drugih vodiča, kao što je ožičenje tiskanih krugova. Ima široku primjenu u raznim izmjenjivačima topline, koji uključuju radijatore za hlađenje, klimatizaciju i grijanje zbog vrlo važnog svojstva bakra - visoke toplinske vodljivosti.

Neki spojevi bakra mogu biti otrovni kada se prekorače maksimalno dopuštene koncentracije u hrani i vodi. Sadržaj bakra u vodi za piće također je reguliran SanPiN 2.1.4.1074-01 i ne smije prelaziti 2 mg / l. Ograničavajuća oznaka štetnosti tvari za koju je utvrđena norma je sanitarno-toksikološka.

Razine bakra u pitkoj vodi obično su prilično niske i iznose nekoliko mikrograma po litri. Ioni bakra daju vodi poseban "metalni okus". Prag osjetljivosti za organoleptičko određivanje bakra u vodi je približno 2-10 mg/l.

5.2.1. Priča

Antibakterijska svojstva bakra poznata su već jako dugo. U drevnoj Rusiji, takozvana "zvona" voda koristila se u medicinske svrhe. Dobiva se prilikom lijevanja zvona, kada se još vrući odljev hladi u posudama napunjenim vodom. Zvona su izlivena od bronce, legure bakra i kositra, a za poboljšanje zvuka u tu leguru je dodano srebro. Tijekom hlađenja voda se obogatila ionima bakra, kositra i srebra.

Kombinirani učinak iona bakra i srebra premašuje snagu "srebrne" vode, čak i ako je koncentracija iona srebra u potonjoj nekoliko puta veća. Važno je razumjeti da čak i "zvonasta" voda, ako se koristi nekontrolirano, može uzrokovati veliku štetu tijelu.

Bakar i njegove legure ponekad se koriste za lokalnu dezinfekciju vode, češće za dezinfekciju u kućanstvu i uvjetima kampiranja, obogaćujući vodu ionima bakra.

Od davnina je također zabilježeno da je voda pohranjena ili transportirana u bakrenim posudama bila kvalitetnija i dugo se nije kvarila, za razliku od vode koja se nalazila ili transportirala u posudama od drugih materijala (u takvoj vodi nije dolazilo do vidljivog stvaranja sluzi ).

Postoji ogromna količina istraživanja koja potvrđuju baktericidna svojstva bakra.

5.2.2. Mehanizam djelovanja

Istraživanja s ciljem rasvjetljavanja mehanizma antibakterijskog djelovanja bakra provedena su još u antičko doba. Na primjer, 1973. godine znanstvenici iz laboratorija Columbus Battel proveli su sveobuhvatnu znanstvenu i patentnu pretragu, koja je prikupila cjelokupnu povijest istraživanja bakteriostatskih i dezinfekcijskih svojstava bakra i površina bakrenih legura za razdoblje od 1892. do 1973. godine.

Otkriće je, a kasnije i potvrđeno, da površine bakrenih legura imaju posebno svojstvo – uništavanje širokog spektra mikroorganizama.

Posljednjih 10 godina provode se intenzivna istraživanja djelovanja bakra na uzročnike bolničkih infekcija: Escherichia coli, meticilin-rezistentni Staphylococcus aureus (MRSA), virus influence A, adenovirus, patogene gljivice itd. Istraživanja provedena u Americi pokazalo je da je površina bakrene legure (ovisno o marki legure) sposobna ubiti E. coli nakon 1-4 sata kontakta, dok se populacije E. coli ubijaju za 99,9%, dok npr. površine od nehrđajućeg čelika, mikrobi mogu preživjeti tjedan dana.

Mjed, koja se često koristi za izradu kvaka na vratima i potisnih ploča, također ima baktericidni učinak, ali zahtijeva dulje vrijeme izlaganja od čistog bakra.

Godine 2008., nakon opsežnog istraživanja, američka Federalna agencija za zaštitu okoliša (US EPA) službeno je označila bakar i nekoliko njegovih legura kao materijal s baktericidnom površinom.

5.2.3. Dizajn hardvera

Bakar i njegove legure ponekad se koriste za lokalnu dezinfekciju vode (ako ne postoje druge, prikladnije metode i reagensi koji daju zajamčeni učinak dezinfekcije). Češće se koristi za dezinfekciju vode u kućanstvu i uvjetima kampiranja, obogaćujući vodu ionima bakra.

Na tržištu postoji nekoliko vrsta ionizatora - uređaja koji koriste princip galvanskog para i elektroforeze. Zlato se koristi kao druga elektroda koja osigurava razliku potencijala. Zlato se u ovom slučaju nanosi u tankom sloju na posebnu podlogu elektrode, nema smisla da se elektroda u potpunosti izrađuje samo od zlata, pa se unutarnji dio elektrode izrađuje od legure bakra i srebra u određenom omjeru. , obično legura 17/1. Strukturno, to može biti jednostavna ploča izrađena od legure bakra i srebra (17/1) prošarana zlatom ili složeniji uređaj protočnog tipa s mikrokontrolerskim uređajem za upravljanje.

6. Ultraljubičasta dezinfekcija

6.1. Opis metode

Elektromagnetsko zračenje u valnim duljinama od 10 do 400 nm naziva se ultraljubičasto.

Za dezinfekciju prirodnih i otpadnih voda koristi se biološki aktivno područje spektra UV zračenja valne duljine od 205 do 315 nm, koje se naziva baktericidno zračenje. Elektromagnetsko zračenje valne duljine 200–315 nm ima najveći baktericidni učinak (maksimalni virucidni učinak) i maksimalnu manifestaciju u području 260 ± 10 nm. Moderni UV uređaji koriste zračenje valne duljine 253,7 nm.

a – krivulja baktericidnog djelovanja ultraljubičastog svjetla b – krivulja baktericidnog djelovanja ultraljubičastog svjetla i apsorpcijski spektri DNA i proteina

Metoda UV dezinfekcije poznata je od 1910. godine, kada su u Francuskoj i Njemačkoj izgrađene prve stanice za obradu arteške vode. Baktericidni učinak ultraljubičastih zraka objašnjava se fotokemijskim reakcijama koje se odvijaju pod njihovim utjecajem u strukturi molekula DNA i RNA, koje čine univerzalnu informacijsku osnovu mehanizma reproduktivnosti živih organizama.

Rezultat ovih reakcija je nepovratno oštećenje DNA i RNA. Osim toga, djelovanje UV zračenja uzrokuje poremećaje u strukturi membrana i staničnih stijenki mikroorganizama. Sve to u konačnici dovodi do njihove smrti.

Mehanizam dezinfekcije UV zračenjem temelji se na oštećenju DNA i RNA molekula virusa. Fotokemijsko djelovanje uključuje kidanje ili promjenu kemijskih veza organske molekule kao rezultat apsorpcije energije fotona. Postoje i sekundarni procesi temeljeni na stvaranju slobodnih radikala u vodi pod utjecajem UV zračenja, koji pojačavaju virucidni učinak.

Stupanj inaktivacije odnosno udio mikroorganizama ubijenih pod utjecajem UV zračenja proporcionalan je intenzitetu zračenja i vremenu izloženosti.

Umnožak intenziteta zračenja i vremena naziva se doza zračenja (mJ/cm 2) i mjera je virucidne energije. Zbog različite otpornosti mikroorganizama, doza ultraljubičastog zračenja potrebna za njihovu inaktivaciju od 99,9% uvelike varira, od niskih doza za bakterije do vrlo visokih doza za spore i protozoe.

Dijagram instalacije za UV dezinfekciju vode

6.2. Doza zračenja

Glavni čimbenici koji utječu na učinkovitost dezinfekcije prirodnih i otpadnih voda UV zračenjem su:

– osjetljivost raznih virusa na UV zračenje;

– snaga svjetiljke;

– stupanj apsorpcije UV zračenja od strane vodenog okoliša;

– razina suspendiranih tvari u dezinficiranoj vodi.

Različite vrste virusa pod istim uvjetima zračenja razlikuju se po stupnju osjetljivosti na UV zračenje. Doze zračenja potrebne za inaktivaciju pojedinih tipova virusa za 99,0–99,9% dane su u tablici. 5.

Tablica 5

(Podaci su dati prema MUK 43.2030-05 “Sanitarno-virusološka kontrola učinkovitosti dezinfekcije vode za piće i otpadnih voda UV zračenjem”).

Kada prolazi kroz vodu, UV zračenje je prigušeno zbog učinaka apsorpcije i raspršenja. Stupanj upijanja određen je fizikalnim i kemijskim svojstvima pročišćene vode, kao i debljinom njezinog sloja. Kako bi se uzelo u obzir ovo prigušenje, uvodi se koeficijent apsorpcije vode

Kipuća voda, tj. zagrijavanje na 100 0 C, dovodi do bezuvjetne smrti svih mikroorganizama, uključujući i patogene. Osim toga, kuhanjem se mogu uništiti neki toplinski labilni toksini (botulinum toksin) i otrovne tvari. Uključujući OV. Za veću garanciju protiv virusa otpornih na toplinu, preporuča se nastaviti kuhati 10-15 minuta. Uništavanje oblika spora postiže se povećanjem vremena vrenja na 2 sata. Isti učinak može se postići zagrijavanjem vode na 110-120 o C tijekom 5-10 minuta pri povišenom tlaku (autoklaviranje).

Prokuhavanje vode kao metoda dezinfekcije ima niz prednosti u odnosu na druge. To uključuje jednostavnost, dostupnost i pouzdanost dezinfekcije, neovisnost baktericidnog učinka o sastavu vode te odsutnost zamjetnog utjecaja na fizikalno-kemijska i organoleptička svojstva vode.

Uz prednosti, metoda dezinfekcije vode prokuhavanjem ima i značajne nedostatke: nije ekonomski isplativa, zahtijeva veliku količinu goriva i relativno je glomazna zbog opreme niske učinkovitosti u obliku raznih vrsta kotlova. U tom smislu se ne koristi prokuhavanje u svrhu dezinfekcije velikih količina vode. Kod tretiranja malih količina vode široko se koristi iu miru iu ratu.

Metoda dezinfekcije vode ultraljubičaste zrake ima važne prednosti koje uključuju široki antibakterijski spektar djelovanja uz isključenje spornih i virusnih oblika, ekspoziciju u trajanju od nekoliko sekundi, očuvanje prirodnih svojstava vode, poboljšanje uvjeta rada servisnog osoblja zbog isključenja štetnih kemikalija - dezinficijensi - od prometa, i ekonomske isplativosti.

Utvrđeno je da ultraljubičasti dio spektra ima najveći baktericidni učinak, osobito zrake valne duljine od 200 do 280 mm (područje C).

Nedostatak metode je nepostojanje jednostavnog i brzog načina kontrole potpunosti dezinfekcije vode, kao i veliki utjecaj fizikalno-kemijskih svojstava vode (boja, mutnoća, sadržaj željeza i dr.) na dezinfekciju. posljedica.

4.6.2. Kemijske metode dezinfekcije vode

Kemijske metode dezinfekcije vode temelje se na upotrebi različitih tvari koje imaju baktericidno djelovanje. Ove tvari moraju udovoljavati određenim zahtjevima, a to su: ne smiju štetiti vodu zdravlju, ne mijenjati njena organoleptička svojstva, imati pouzdano baktericidno djelovanje u malim koncentracijama iu kratkom vremenu kontakta, biti prikladne za uporabu i sigurne za rukovanje, čuvati se dugo vremena, proizvodnja bi trebala biti jeftina i dostupna.

Klor i njegovi pripravci u najvećoj mjeri zadovoljavaju ove zahtjeve, čime se može objasniti njihova rasprostranjenost u praksi komunalne i poljske vodoopskrbe.

Za dezinfekciju vode koriste se i druge tvari - ozon, jod, vodikov peroksid, preparati srebra, organske i anorganske kiseline i neki drugi.

Uz pozitivna svojstva, metoda kloriranja ima i nedostatke. Glavni je nesposobnost klora i njegovih pripravaka u dozama u kojima se inače koriste da unište sporne oblike mikroorganizama u vodi. Da bi postigli taj cilj, pribjegavaju vrlo velikim dozama klora i produljenom kontaktu s vodom. U nedostatke kloriranja ubrajamo i otežano doziranje i opasnost od rukovanja klorom, nestabilnost njegovih pripravaka tijekom skladištenja, neugodan miris klorirane vode, osobito ako sadrži kemikalije poput fenola, kao i mogućnost stvaranja trihalometani.

Učinkovitost kloriranja vode određena je svojstvima pripravka koji sadrži klor, koncentracijom aktivnog klora u njemu, fizikalno-kemijskim svojstvima vode i vremenom kontakta klora s njom, stupnjem onečišćenja vode mikroorganizmima i njihovim tip.

Prema većini istraživača, kontakt klora s vodom u trajanju od 30 minuta dovoljan je da uništi ogroman broj vegetativnih oblika mikroorganizama.

Najpouzdaniji način praćenja učinkovitosti dezinfekcije vode je bakteriološko ispitivanje. Međutim, takva su istraživanja dugotrajna i složena, posebice u terenskim uvjetima i borbenim situacijama. Kontrola potpunosti dezinfekcije provodi se pomoću rezidualnog klora. Rezidualni klor se sastoji od slobodnog i vezanog. Utvrđeno je da ako u kloriranoj vodi 30 minuta nakon dodavanja određene količine klora ostane 0,3 - 0,5 mg/l slobodnog rezidualnog klora, voda je u pravilu pouzdano dezinficirana.

Poznato je da uz slobodne oblike klora u reakciju ulazi i uzima se u obzir spojeni klor, čija su osnova kloramini i dikloramini. Njihovo baktericidno djelovanje višestruko je manje od slobodnog klora. Stoga nije dovoljno znati samo ukupnu količinu zaostalog klora. U svakom konkretnom slučaju potrebno je utvrditi njezin kvalitativni sastav kako bi se mogao ispravno zaključiti o pouzdanosti provedene dezinfekcije vode. Prema standardu, koncentracija vezanog (kloramin) klora nakon izlaganja od najmanje sat vremena treba biti 0,8 - 1,2 mg/l.

U slučaju epidemiološke nepogodnosti, vrijednost rezidualnog klora može se povećati na 2 mg/l bez štete po javno zdravlje. Preostali klor se koristi za određivanje potrebe za klorom u vodi.

Glavne metode kloriranja vode su kloriranje normalnim dozama i kloriranje povećanim dozama (hiperkloriranje).

Kloriranje u normalnim dozama najčešći, osobito u praksi javne vodoopskrbe. Njegova bit je u izboru radne doze aktivnog klora koja nakon 60 minuta kontakta s vodom osigurava prisutnost 0,8 - 1,2 mg/l ostatka vezanog klora. Prednosti metode su relativno mali učinak na organoleptička svojstva vode, što omogućuje konzumaciju vode bez naknadne dekloracije, te mala potrošnja klora ili pripravaka koji sadrže klor. Nedostaci metode su teškoća izbora radne doze klora i mogućnost pojave mirisa klorofenola zbog stvaranja klorofenola u vodi koja sadrži čak i vrlo male količine kiseline ili njezinih homologa.

Na kloriranje vode velikim dozama klora dodaje mu se povećana količina aktivnog klora u očekivanju naknadne dekloracije. Doza aktivnog klora odabire se ovisno o fizičkim svojstvima vode (zamućenost, boja), prirodi i stupnju poboljšanja izvora vode i epidemiološkoj situaciji. U većini slučajeva to je 20 - 30 mg/l s kontaktnim vremenom od 30 minuta.

Prednosti metode uključuju:

Pouzdan učinak dezinfekcije čak i za mutne, obojene vode i vode koje sadrže amonijak;

Pojednostavljivanje tehnika kloriranja (nema potrebe za određivanjem potrebe za klorom u vodi);

Smanjenje boje vode zbog oksidacije organskih tvari klorom i njihovog pretvaranja u neobojene spojeve;

Uklanjanje stranih okusa i mirisa, posebno onih uzrokovanih prisutnošću sumporovodika, kao i tvari koje se raspadaju biljnog i životinjskog podrijetla;

Odsutnost mirisa klorofenola u prisutnosti fenola, jer u ovom slučaju ne nastaju mono-, već poliklorofenoli, koji nemaju miris;

Uništavanje određenih otrovnih tvari i toksina (botulinum toksin); uništavanje spornih oblika mikroorganizama u dozi od 100 - 150 mg/l aktivnog klora i trajanju kontakta od 2-5 sati, značajno poboljšavajući uvjete za proces koagulacije vode.

Navedeni pozitivni aspekti metode čine je vrlo vrijednom za praksu poboljšanja kvalitete vode na terenu, kada je izbor izvora vode ograničen i postoji potreba za korištenjem vode niske kvalitete, posebice zbog opasnosti od korištenja bakterioloških metoda. i kemijsko oružje.

Nedostaci metode, kao što je već spomenuto, uključuju mogućnost stvaranja trihalometana, osobito kod kloriranja vode koja sadrži kućni otpad i humusne tvari, povećanu potrošnju klora i potrebu za dekloriranjem vode.

Kao sredstva za dekloriranje koriste se kemikalije koje vežu višak klora i sorpciju klora na aktivnom ugljenu. Kemikalije koje čine klor neaktivnim obično se klasificiraju kao redukcijska sredstva. Najbolji od njih je natrijev tiosulfat (hiposulfit).

Dekloriranje vode može se vršiti sumpornim dioksidom i sumpornim dioksidom, kao i filtracijom kroz obični ili aktivni ugljen. Male količine vode mogu se deklorirati dodavanjem praha drvenog ugljena u vodu.

Koristi se za dezinfekciju vode vodikov peroksid (H 2 O 2) također je jako oksidacijsko sredstvo. Akceptor je atomski kisik. Zbog poteškoća u dobivanju velikih količina i visoke cijene, vodikov peroksid nije dobio široku primjenu u praksi vodoopskrbe. Nedavno je razvijena nova, jeftinija metoda njezina dobivanja, pa stoga ova metoda dobiva na praktičnom interesu.

Vodikov peroksid ne mijenja organoleptička svojstva vode i značajno (do 50%) smanjuje njenu boju, što je vrlo dragocjeno za dezinfekciju obojenih voda. Nedostaci metode uključuju potrebu uvođenja katalizatora za ubrzavanje oslobađanja atomskog kisika i tekućeg oblika lijeka, što komplicira njegovu upotrebu u terenskim uvjetima.

Dezinfekcija vode srebro na temelju činjenice da ioni ovog metala inaktiviraju bakterijske enzime blokirajući njihove sulfhidrilne skupine. U praksi se metoda dezinfekcije srebrom može koristiti kod malih pojedinačnih i skupnih vodovoda. U tu svrhu koristi se posrebreni pijesak, posrebreni keramički “Raschig prstenovi” i srebro otopljeno elektrolitički, tj. srebrna elektroda (anoda) otopljena propuštanjem istosmjerne struje kroz dezinficiranu vodu. Na taj način možete dobiti “srebrnu vodu” koja ima baktericidna svojstva. Također je moguće dezinficirati vodu dodavanjem soli srebra.

Dezinfekcija vode srebrom ne mijenja njena organoleptička svojstva i osigurava dugotrajno baktericidno djelovanje, što je posebno važno u slučajevima kada postoji potreba za dugotrajnim skladištenjem vode.

Nedostaci metode su otežano doziranje, sporo i nepouzdano baktericidno djelovanje, utjecaj fizikalno-kemijskih svojstava vode na baktericidno djelovanje, kao i potreba kontrole rezidualnih količina srebra u vodi za piće.

Kod pročišćavanja vode potrebno je koristiti metode dezinfekcije koje uklanjaju opasnost od zaostajanja patogenih bakterija u njoj nakon filtracije i koagulacije. Glavne su: kloriranje, ozonizacija, uporaba soli teških metala i fizičke metode izlaganja (ultrazvuk i ultraljubičasto). Velika postrojenja za obradu koriste kloriranje i čišćenje tvarima koje sadrže klor. Međutim, je li ova metoda toliko učinkovita i sigurna?

Korištenje klora i tvari koje ga sadrže

Bit ove metode dezinfekcije vode je stvaranje uvjeta za odvijanje kemijskih reakcija redoks tipa. Učinak klora na organske spojeve remeti metabolizam bakterijskih stanica, što dovodi do njihove smrti.

Učinkovitost reagensa ovisi o prisutnosti slobodnog ili spojenog klora u njegovom sastavu, kao io njegovoj koncentraciji. Optimalna opcija je uskladiti količinu reagensa s koncentracijom bakterija, što će dovesti do potpune oksidacije svih nečistoća različitog podrijetla. U slučaju prekomjerne potrošnje klora u vodi se pojavljuju ljuskice i grudice koje nastaju adsorpcijom suspendiranih tvari. Kao rezultat toga, ispada da bakterije i mikrobi unutar njih ostaju u zaštićenom, netaknutom stanju, što je nedopustivo.

Tijekom procesa dezinfekcije vode dolazi do uništavanja, razgradnje ili mineralizacije nečistoća. Ako otpadna voda sadrži topive i netopive elemente, reakcija može proizvesti neugodne mirise zbog razgradnje proizvoda koji sadrže klor, kao i organskih tvari i organizama. Fenoli i aromatski spojevi smatraju se najneugodnijima, jer se okus vode mijenja ako ih ima samo u jednom desetmilijuntnom dijelu. Situacija se može još više pogoršati s porastom temperature u obliku postojanog mirisa.

Komponente koje sadrže klor također pomažu u filtriranju i pročišćavanju otpadnih voda:

1. Hipoklorna kiselina je slaba i stoga njezino djelovanje mora biti osigurano aktivnošću okoliša i odgovarajućom vrstom kemijske reakcije.
2. Klor dioksid je od najvećeg interesa za dezinfekciju, budući da se nakon tretmana ne stvaraju fenoli, pa je stoga zajamčena odsutnost neugodnog mirisa.

Kako bi se izbjegla pojava mirisa i okusa u vodi, provodi se kloriranje i amonijak. U procesu hidrolize kloramina, zbog spore reakcije, očituje se antibakterijsko svojstvo.

Međutim, unatoč svim prednostima kloriranja, ova metoda ima ozbiljan nedostatak, a to je nedostatak potpune sterilnosti vode. Bakterije koje stvaraju spore i neke vrste opasnih virusa ostaju u vodi u izoliranim količinama. Za njihovo uništavanje potrebno je značajno povećati koncentraciju klora i vrijeme kontakta.

Ozonizacija vode

Metoda ozoniranja uključuje veliku difuziju ozona kroz ljuske mikroorganizama otopljenih u vodi, nakon čega slijedi njihova oksidacija i smrt. Posjedujući visok antibakterijski učinak, ozon je sposoban uništiti patogene bakterije nekoliko puta brže od klora pod drugim istim uvjetima. Maksimalna učinkovitost postiže se uništavanjem vegetativnih bakterija. Mikroorganizmi koji stvaraju spore vrlo su otporni i mnogo ih je teže uništiti.

Važna točka u ovoj metodi je odabir koncentracije ozona u vodi, budući da to izravno određuje koje će bakterije biti uništene, a koje ne. Na primjer, za uništavanje zebrastih dagnji bit će potrebna doza od 3 mg/l, što je potpuno sigurno za daljnje postojanje vodenih grinja i kiromonida. Stoga je potrebno utvrditi kemijski sastav vode i utvrditi vrste mikroorganizama koji se u njoj nalaze, odnosno stupanj onečišćenja vode. Tipično je doza u rasponu od 0,5-4,0 mg/l.

Stupanj dezinfekcije i bistrenja vode ozonom značajno se pogoršava povećanjem mutnoće. Međutim, stupanj pročišćavanja praktički ne ovisi o temperaturi vode.

Među prednostima metode su sljedeće:

1. Poboljšanje okusa vode i potpuno odsustvo dodatnih kemijski aktivnih tvari ili njihovih spojeva.
2. Nema potrebe za dodatnim radnjama ako je koncentracija ozona prekoračena, kao, na primjer, u slučaju kloriranja.
3. Sposobnost stvaranja ozona putem kemijske reakcije izravno u vodenoj otopini ili pomoću ozonizatora.

Sudeći po navedenom, metoda je sigurna i učinkovita, ali je njezina raširenost u čišćenju postala potreba za korištenjem velike količine električne energije, kao i složenost njene tehničke provedbe.

Upotreba iona srebra

Dezinfekcija vode pomoću iona srebra temelji se na novim kemijskim procesima koji nisu u potpunosti shvaćeni. Međutim, postavljene su sljedeće hipoteze:

1. Ioni ometaju metabolizam bakterija s vanjskim okruženjem, što dovodi do njihove smrti.
2. Zbog adsorpcije na površini mikroorganizama ioni imaju katalitičku ulogu i oksidiraju plazmu u prisutnosti kisika.
3. Ioni prodiru u štetnu stanicu i pouzdano se povezuju s protoplazmom, remete njezinu funkcionalnost i time je uništavaju.

Brzina kemijske reakcije raste s porastom koncentracije reaktanata i porastom temperature okoliša. Kada se zagrije na 10 0, brzina reakcije se povećava nekoliko puta nakon određenog vremena. Dakle, potpuna dezinfekcija optimalnom brzinom iu najkraćem mogućem vremenu postiže se zagrijavanjem na određenu temperaturu koja ovisi o stupnju kontaminacije.

Metalno srebro se također koristi za pročišćavanje vode jer sadrži ione srebra niske koncentracije koji djeluju kao pročišćivači. Njihovo nakupljanje je potaknuto prisutnošću povećane površine kontakta s metalnim srebrom. Stoga se ovom metodom postiže povećanje kontaktne površine zbog taloženja na materijal s razvijenim područjem kroz koje prolazi voda.

Tehnički, ova metoda se provodi stvaranjem elektrolitičkih procesa kada srebro djeluje kao anodni materijal. Podešavanjem električnih parametara moguće je postići željenu koncentraciju iona i vrlo precizno regulirati proces dezinfekcije vode. Za precizno doziranje iona srebra koriste se ionizatori. Koncentracija se podešava procjenom sadržaja soli koje uzrokuju promjene potencijala između elektroda. Stoga se "srebrna voda" priprema posebno.

Kada uspoređuju metodu ionizacije srebra s kloriranjem, znanstvenici ističu prvu jer može učinkovitije ubiti bakterije i mikroorganizme. Međutim, prilično mu je teško nositi se s određenim vrstama bakterija, na primjer, coli (Escherichia coli). Najstabilniji je i stoga se po prisutnosti u otopini može kvalitativno procijeniti stupanj pročišćavanja vode. Kao i kod ozoniranja, zamućenost otopine i količina suspendiranih čestica utječu na brzinu čišćenja.

Dezinfekcija vode ultrazvučnim valovima

Ultrazvučna dezinfekcija temelji se na stvaranju elastičnih valova, čija frekvencija prelazi 20 kHz i ima određeni intenzitet. Oni mijenjaju svojstva tekućine i uništavaju organske tvari povećanjem okolnog tlaka za 10 5 atmosfera (učinak kavitacije). To jest, smrt bakterija ne događa se zbog kemijske reakcije, već kao rezultat mehaničkog razaranja, uzrokujući raspad proteinske komponente protoplazme. Najosjetljiviji su jednostanični mikroorganizmi, monogenetski metilji, kao i veći organizmi koji zagađuju vodu.

Postoji nekoliko načina za stvaranje zračenja:

1. Piezoelektrični efekt. Kada se stvori električno polje, kristali kvarca mogu se deformirati i emitirati ultrazvučne valove. Koriste se kvarcne ploče iste debljine i određenog oblika, polirane i tijesno postavljene s obje strane debele čelične ploče. Kada se struja primijeni na masivnu ploču u električnom polju, ona emitira ultrazvuk.
2. Magnetostrikcijski učinak. Temelji se na magnetizaciji feromagnetskih objekata pod utjecajem magnetskog polja, mijenjajući njihove geometrijske dimenzije i volumen s naknadnim pomakom aksijalne linije. Učinak ovisi o kutu primjene polja u odnosu na kristalnu os, ako je riječ o monokristalu. Što se tiče mjerenja razine ultrazvuka, ova metoda je učinkovitija od prve.

U laboratorijskim studijama utvrđeno je da je ultrazvuk sposoban uništiti više od 95% E. coli u roku do dvije minute. Međutim, vrijedno je shvatiti da se istovremeno sa štetnim bakterijama uništavaju i korisne bakterije. Konkretno, utvrđena je povreda flore i faune morskog planktona. Odnosno, možemo zaključiti da je metoda vrlo učinkovita, ali kada joj je izložena, voda gubi svoja korisna svojstva, što je njen glavni nedostatak.

Toplinska obrada

Metoda se temelji na prokuhavanju vode podizanjem temperature iznad 100 0 C. Prilično učinkovita metoda dezinfekcije vode, ali spora u usporedbi s drugim metodama i zahtijeva značajan utrošak energije za zagrijavanje. Stoga se koristi samo u slučajevima kada je volumen vode minimalan. Jednostavan je i ne zahtijeva posebne vještine i znanja, stoga je postao raširen za dobivanje manjih količina pitke vode u menzama, bolnicama i sl. Zbog svoje glomaznosti i ekonomske neisplativosti, ne koristi se u industrijskim i manjim razmjerima.

Jedan od nedostataka je činjenica da toplinska obrada vode ne može ukloniti patogene spore. Stoga se ova metoda ne može koristiti pri dezinfekciji vodenih otopina nepoznatog kemijskog sastava.

Ultraljubičaste svjetiljke

Ultraljubičasta dezinfekcija postiže se korištenjem zraka valne duljine u rasponu od 2000-2950 A, koje mijenjaju oblik bakterija, potpuno ih uništavajući. Učinak ovisi o energiji prenesenoj zračenjem, sadržaju suspendiranih tvari u otopini, broju mikroorganizama, zamućenosti i sposobnosti apsorpcije vodenog okoliša. Stoga je uobičajeno razlikovati sljedeće stupnjeve utjecaja izloženosti zračenju:

1. Sigurna doza zračenja koja ne ubija bakterije.
2. Minimalna doza koja uzrokuje smrt neke bakterije određene vrste. Međutim, bakterije koje su bile u mirovanju počinju aktivno rasti i razmnožavati se u posebno stimuliranom okruženju. Duljim izlaganjem izumiru.
3. Puna doza, što dovodi do dezinfekcije vode.

E. coli su najotpornije na UV zračenje. Stoga je po njihovoj količini moguće kvalitativno odrediti stupanj dezinfekcije vode u odsutnosti bakterija koje stvaraju spore. Ako ih ima, kriterij čistoće vode je pojava otpornosti bakterija koje stvaraju spore na zračenje.

Izvori UV zračenja su živine, argon-živine ili živo-kvarcne lampe. Učinkovitost i izvedivost njihove upotrebe izravno ovisi o koeficijentu apsorpcije. Svjetiljke s niskim tlakom imaju maksimalni bakterijski učinak, ali imaju snagu do 30 W, a s visokim - manji učinak, ali povećanu snagu.

Prednosti metode su:

1. Nema potrebe za korištenjem fizikalnih ili kemijskih svojstava vode ili korištenjem reagensa.
2. Bez taloga ili nečistoća.
3. Konzistentnost boje i okusa vode, kao i odsutnost stranih mirisa.
4. Jednostavnost implementacije.

Naime, UV metoda je najsigurnija i najučinkovitija u izvođenju procesa dezinfekcije vode i potpuno je lišena nedostataka svih gore opisanih metoda. Međutim, prije uporabe potrebno je izvršiti prethodnu obradu kako bi se smanjio sadržaj nečistoća.

Ako trebate pročistiti vodu dezinfekcijom, obratite se stručnjacima koji mogu procijeniti sastav i pravilno odabrati najučinkovitije metode. Tvrtka EGA moći će izvršiti dodijeljene zadatke u najkraćem mogućem roku zahvaljujući koordiniranom djelovanju tima iskusnih stručnjaka. Kao rezultat toga, voda će biti sigurna za korištenje kao voda za piće.

Video