Metody poprawy jakości woda pitna dzielą się na:

1. Główny- klarowanie i odbarwianie, dezynfekcja

2. Specjalny- zmiękczanie, odżelazianie, odsalanie, fluorowanie, odfluorowanie itp.

4.1. Metody podstawowe.

Główne metody uzdatniania wody pitnej mają na celu poprawę wskaźników organoleptycznych (klarowanie i odbarwienie) oraz bakteriologicznych (dezynfekcja).

4.1.1. Rozjaśnienie, przebarwienia.

Klarowanie wody odnosi się do usuwania zawieszonych ciał stałych. Przebarwienia wody - eliminacja koloidów barwnych lub rzeczywiście rozpuszczonych substancji. Klarowanie i odbarwianie wody uzyskuje się poprzez sedymentację, filtrację przez materiały porowate i koagulację. Bardzo często metody te są stosowane w połączeniu ze sobą, np. sedymentacja z filtracją lub koagulacja z sedymentacją i filtracją.

Obrona.

Z za pomocą osadzania można osiągnąć uwalnianie wody tylko z dużych zawieszonych cząstek o średnicy co najmniej 0,1-0,01 mm. Mniejsze cząsteczki praktycznie nie osiadają. Aby je usunąć, wymagana jest koagulacja. Większość konstrukcji wodociągów posiada specjalne baseny o ciągłej pracy, zwane osadnikami. Zasada działania miski ściekowej polega na spowolnieniu prędkości ruchu wody przy przejściu z wąskiego kanału rury do szerokiego kanału basenu (od 1 m do kilku ml na sekundę). Ruch wody spowalnia na tyle, że sedymentacja zawiesiny zachodzi w warunkach podobnych do tych, jakie powstają przy jej całkowitym unieruchomieniu. W tym przypadku małe cząstki często aglomerują (powiększają się), a także nabywają zdolność do osiadania. W zależności od kierunku ruchu wody rozróżnia się osadniki poziome i pionowe.

Osadnik poziomy jest zbiornikiem prostokątnym, wydłużonym w kierunku ruchu wody, wyposażonym w urządzenia do komunikacji przepływu laminarnego z wodą. Dno poziomej studzienki jest nachylone w kierunku wlotu, gdzie znajduje się studzienka zbiorcza osadu. Oczyszczona woda przybywa przez jaz, a następnie przez perforowaną przegrodę po jednej z końcowych stron studzienki, i wyjścia z drugiej strony końcowej przez perforowaną przegrodę, a następnie przez zsyp. Zwykle studzienka podzielona jest na szereg równoległych korytarzy roboczych o szerokości nie większej niż 6 m, projektowa prędkość ruchu wody wynosi 2 - 4 mm / s. W osadniku na cząstkę zawiesiny działają dwie wzajemnie prostopadłe siły: prędkość opadu pionowego i prędkość ruchu wody, która porywa cząstkę w kierunku poziomym. W wyniku działania tych sił cząsteczka opada na dno lub jest wynoszona ze studzienki.

Studzienka pionowa jest zbiornikiem stożkowym lub piramidalnym. Na środku zbiornika umieszczona jest metalowa rura, do której górnej części przepływa oczyszczona woda. Po przejściu od góry do dołu sklarowana woda wchodzi do strefy sedymentacji, która przechodzi przez cały odcinek od dołu do góry z małą prędkością.

Sklarowaną wodę przelewa się przez bok miski do okrągłego koryta. Okresowo (1-2 razy dziennie) usuwa się osad gromadzący się w dolnej części studzienki. W osadnikach pionowych prędkość wody wynosi 0,4-0,6 mm/s, a czas przejścia 4-8 godzin. Zaletą osadników pionowych jest ich niewielka powierzchnia.

Wadą metody sedymentacji jest: powolność i zwiększenie objętości osadników w celu wydłużenia czasu sedymentacji, ponadto najdrobniejsza zawiesina nie ma czasu na osiadanie i w ogóle nie uwalniają się substancje koloidalne.

Rys. 1 Odpływ pionowy

W praktyce polowej, zwłaszcza gdy wojska długo przebywają w jednym miejscu, można zastosować metodę osiedlania się w postaci budowy niewielkich zapór i sztucznych zbiorników komunikujących się z rzeką.

Przy długotrwałym osiadaniu, które często występuje w warunkach naturalnych (stawy, zbiorniki), obserwuje się nie tylko wzrost przejrzystości, ale także spadek koloru i liczby mikroorganizmów (według Chłopina o 75-90%)

Koagulacja.

Istota procesu koagulacji polega na tym, że substancje zawarte w wodzie w stanie koloidalnym koagulują, tworzą płatki i wytrącają się. Klarowanie wody przez koagulację stosuje się przede wszystkim w celu uwolnienia jej od zmętnienia i zabarwienia powodowanego przez zawiesiny koloidalne. Koagulacja zachodzi pod wpływem odczynników chemicznych - koagulantów, które są stosowane jako sól glinu A1 2 (SO 4) 3 * 18H 2 O, siarczan żelaza FeSO 4 * 7H 2 O i chlorek żelaza FeCl 3 * 6H 2 O.

Woda o znacznej barwie i mętności jest układem polidyspersyjnym zawierającym elektrolity, cząstki koloidalne (głównie kwasy humusowe i ich sole) oraz grube zanieczyszczenia. Koagulanty rozpuszczone w wodzie ulegają hydrolizie z utworzeniem trudno rozpuszczalnych hydratów tlenków o strukturze kłaczkowatej.

Al 2 (SO 4) 3 + 3 Ca (HCO 3) 2 = 2 Al (OH) 3 + 3 Ca SO 4 + 6 CO 2

Al 2 (SO 4) 3 + 3Mg (HCO 3) 2 = 2 Al (OH) 3 + 3Mg SO 4 + 6 CO 2

Gdy dodatnio naładowany koloid hydratu tlenku glinu oddziałuje z ujemnie naładowanym koloidem wody, następuje utrata ładunku, prowadząca do aglomeracji cząstek koloidalnych i ich wytrącania.

Luźne płatki samego koagulantu mają ogromną powierzchnię czynną (kilkadziesiąt metrów kwadratowych na 1 g osadu), na której sorbowane są cząstki koloidalne i grubsze zawiesiny (te ostatnie są bardziej mechanicznie wychwytywane) i razem z nimi osadzają się na dnie, klarowanie wody.

Na skuteczność koagulacji ma wpływ odczyn czynny i zasadowość wody, intensywność mieszania, ilość gruboziarnistej zawiesiny oraz temperatura wody. W przypadku wód o różnym składzie należy dobrać różne dawki koagulantu.

Aby przyspieszyć proces koagulacji, stosuje się flokulanty - syntetyczne związki o wysokiej masie cząsteczkowej. Zastosowanie flokulantów umożliwia przyspieszenie procesu koagulacji, zwiększenie szybkości ruchu wstępującego wody w osadnikach z warstwą zawieszonego osadu, skrócenie czasu przebywania wody w osadnikach poprzez zwiększenie szybkości sedymentacji kłaczków , aby zwiększyć szybkość filtracji i czas trwania cyklu filtrowania.

Filtracja wody.

Jest produkowany w celu uwolnienia go od zawieszonych cząstek powodujących zmętnienie. Wraz z tym mikroorganizmy, niektóre toksyczne i radioaktywne substancje są częściowo zatrzymywane na filtrze, zmniejsza się kolor i utlenialność wody.

Filtry są klasyfikowane według szybkości filtracji - wolna (0,1-0,3 m/h) i szybka (5-10 m/h), w kierunku przepływu filtra - jedno- i dwuprzepływowa, w zależności od liczby warstw filtrujących - jedno- i dwuwarstwowe...

Filtr ziarnisty to żelbetowy zbiornik wypełniony materiałem filtracyjnym w dwóch warstwach. Warstwa filtrująca wykonana jest z materiału o dostatecznej wytrzymałości (piasek kwarcowy, wióry antracytowe, keramzyt). Warstwa nośna służy do zapobiegania przedostawaniu się drobnego materiału filtracyjnego wraz z przefiltrowaną wodą przez otwory. Składa się z warstw żwiru lub tłucznia o różnej wielkości, stopniowo rosnących od góry do dołu od 2 do 40 mm.

Filtracja wody odbywa się dwoma zasadniczo różnymi metodami. Filtracja filmowa zakłada utworzenie filmu z wcześniej zatrzymanych zanieczyszczeń wodnych w górnej warstwie wkładu filtracyjnego. Początkowo na skutek mechanicznej sedymentacji zawieszonych cząstek i ich adhezji do powierzchni ziaren ładunku zmniejsza się wielkość porów. Następnie na powierzchni piasku rozwijają się glony, bakterie itp., tworząc mułowy osad składający się z substancji mineralnych i organicznych (film biologiczny). Niski współczynnik filtracji, duża mętność wody oraz znaczna zawartość fitoplanktonu ułatwiają tworzenie filmu. Folia osiąga grubość 0,5-1 mm i więcej.

Biofilm odgrywa decydującą rolę w działaniu tzw. filtrów powolnych. Oprócz zatrzymywania najmniejszej zawiesiny, folia zatrzymuje bakterie (zmniejszając ich liczbę o 95-99%), zapewnia zmniejszenie utlenialności (o 20-45%) i zabarwienia (o 20%) wody. Filtry powolne, wyróżniające się prostotą konstrukcji i obsługi, były pierwszymi oczyszczalniami miejskich wodociągów na początku XIX wieku. Później, ze względu na wzrost zużycia wody i przepustowość wodociągów, ustąpiły miejsca szybkim filtrom, których zaletą jest większa wydajność i mniejsza powierzchnia, co jest ważne we współczesnym mieście.

Powolne filtry jest skonstruowany z załadowaniem warstwy filtracyjnej piasku kwarcowego o wysokości 800-850 mm oraz warstwy nośnej żwiru lub tłucznia o wysokości 400-450 mm. Szybkość filtracji wynosi 0,1-0,3 m/h. Przefiltrowana woda jest zbierana przez system drenażowy znajdujący się na dnie filtra. Filtr czyści się ręcznie po 10-30 dniach, usuwając wierzchnią warstwę piasku o grubości 15-20 mm i dodając nową. Po oczyszczeniu filtra filtrat przez kilka dni , przed utworzeniem filmu biologicznego jest rozładowywany.

Szybkie filtry są nieco bardziej skomplikowane. Posiadają specjalny preparat czystej wody do płukania pod ciśnieniem oraz łatki do zbierania i odprowadzania wody płuczącej. Z reguły po koagulacji woda powinna być dostarczana do filtrów szybkoobrotowych. Film filtracyjny tworzy się bardzo szybko, głównie w wyniku flokulacji koagulantów. Szybkość filtracji sięga 5-7 m / h, czyli 50-70 razy więcej niż w powolnych filtrach. Ta okoliczność pozwala na filtrowanie dużych ilości wody przez stosunkowo małe powierzchnie filtracyjne. Filtracja wolumetryczna, prowadzona na szybkich filtrach, jest procesem fizykochemicznym. Podczas filtracji wolumetrycznej zanieczyszczenia mechaniczne wody wnikają w grubość wkładu filtracyjnego i ulegają adsorpcji pod działaniem sił molekularnych na powierzchni jego ziaren i wcześniej przylegających cząstek. Im wyższa szybkość filtracji i im większe ziarna ładujące, tym głębiej wnikają zanieczyszczenia w jej miąższość i tym bardziej są one rozłożone.

Wysokość warstwy wody nad powierzchnią załadunkową musi wynosić co najmniej 2 m. Podczas pracy filtra woda przepływa przez warstwę filtracyjną i nośną i poprzez system rozprowadzający kierowana jest do zbiornika wody czystej. Na koniec filtr jest myty. Gdy opór wzrasta powyżej dopuszczalnej wartości, film filtracyjny jest usuwany przez pranie czystej wody, wprowadzony do filtra od dołu do góry pod ciśnieniem. Takie mycie należy wykonywać 1-2 razy dziennie, w zależności od stopnia zmętnienia filtrowanej wody.

Płukanie odbywa się poprzez wsteczny przepływ czystej przefiltrowanej wody, dostarczając ją pod wymaganym ciśnieniem do systemu dystrybucji. Woda myjąca, przepływająca z dużą prędkością (7-10 razy większą niż szybkość filtracji) przez materiał filtracyjny od dołu do góry, podnosi go i oczyszcza. Czas płukania filtrów szybkoobrotowych wynosi 5-7 minut.

W filtrach z ładowaniem dwuwarstwowym Warstwę pokruszonego antracytu lub ekspandowanej gliny o wielkości cząstek 0,8-1,8 mm wylewa się również na warstwę piasku o średnicy cząstek 0,5-1,2 mm 0,4-0,5 µm. W takim filtrze górna warstwa, składająca się z większych ziaren, zatrzymuje większość zanieczyszczeń, a warstwa piaszczysta zatrzymuje ich pozostałości, które przeszły przez górną warstwę. . Gęstość antracytu (gliny ekspandowanej) jest mniejsza niż gęstość piasku, dlatego po umyciu filtra układ ładunku warstwa po warstwie jest przywracany niezależnie. Szybkość filtracji w filtrze dwuwarstwowym wynosi 10-12 m/h, czyli 2 razy więcej niż w krótkim czasie.

Kontaktklarownik Podobnie jak szybki filtr jest obciążony żwirem i piaskiem, ale łączy w sobie procesy koagulacji, klarowania i filtracji wody.

Woda jest dostarczana od dołu przez system dystrybucji perforowanych rur wraz z roztworem koagulantu, a na grubości ładunku powstają płatki (patrz ryc. 64, c). Ten rodzaj koagulacji nazywa się kontaktem, w przeciwieństwie do zwykłej, która odbywa się w wolnej objętości.

Koagulacja kontaktowa różni się od koagulacji wolumetrycznej: tworzenie się płatków w kontakcie z ładunkiem ziarnistym następuje znacznie szybciej, a ponadto przy mniejszych dawkach koagulantu. Płatki są mocowane na powierzchni ziaren i adsorbują na sobie zawiesinę. W warstwie żwiru zatrzymywana jest grubsza zawiesina, co ogranicza zamulanie piasku, grubość warstwy piasku – 2m – jest dwukrotnie większa niż w konwencjonalnych filtrach szybkoobrotowych, co dodatkowo zwiększa zdolność zatrzymywania zanieczyszczeń i wydłuża czas między spłukiwaniem . Woda do płukania jest dostarczana jak zwykle od dołu do góry i odprowadzana rynnami. Szybkość filtracji -4-5 m/h. Zawiesina jest z powodzeniem utrzymywana w początkowej zawartości nie większej niż 150 mg / l.

Główną zaletą osadników kontaktowych jest brak konieczności osadzania osadników i komór reakcyjnych.

4.1.2. Dezynfekcja.

Dezynfekcja wody to przede wszystkim jej uwolnienie z drobnoustrojów chorobotwórczych.

Metody dezynfekcji wodę pitną umownie dzieli się na nieodczynnikową (fizyczną), odczynnikową (chemiczną), mechaniczną i kombinowaną.

Do fizycznych sposobów odnosi się do użycia ultrafioletu i promieniowanie jonizujące, wibracje ultradźwiękowe, obróbka cieplna.

Do metod chemicznych obejmuje chlorowanie, ozonowanie, stosowanie srebra, miedzi, jodu i niektórych innych odczynników.

Do metod mechanicznych zastosowanie różnych filtrów.

Metody fizyczne.

Temperatura.

Do termicznej dezynfekcji wody pitnej stosuje się otwarty płomień (w tym plazmę wysokotemperaturową), gorące powietrze i przegrzaną parę. Najczęściej używa się wrzącej wody.

Kilkuminutowe gotowanie uwalnia wodę od wegetatywnych form mikroorganizmów, niszczy różne endo - i egzotoksyny bakteryjne, dezaktywuje wirusy. Zarodniki są inaktywowane przez dłuższy czas: dla czynnika sprawczego wąglika jest to 10 minut, dla tężca - około 1 godziny, Cl. Botulinum - 1 - 5 łyżeczek

Gotowanie wody jako metoda jej dezynfekcji ma szereg istotnych zalet:

1. łatwa kontrola wydajności przetwarzania,

2.dostępność, niezawodność i szybkość dezynfekcji,

3. niezależność działania bakteriobójczego od wskaźników fizykochemicznych dezynfekowanej wody,

4.brak zauważalnego wpływu na właściwości fizykochemiczne i organoleptyczne wody,

5.możliwość automatyzacji,

Wady tej metody obejmują:

1. drogie ze względu na znaczne zużycie energii elektrycznej lub paliwa

2. niska wydajność

3. przegotowana woda ma wysoką temperaturę i tzw. „leniwy” smak, wynikający z usunięcia z wody rozpuszczonych gazów i spadku twardości. Jednak te cechy przegotowanej wody trudno uznać za jej wady. Na przykład w zimnych porach wysokie temperatury są pozytywna własność, a nawet podczas upałów wielu mieszkańców krajów wschodnich woli pić gorącą herbatę. Jeśli chodzi o „wolny” smak, to schłodzoną przegotowaną wodę trudno odróżnić smakiem od nie przegotowanej.

4. Przegotowana woda jest łatwo narażona na wtórne zanieczyszczenie mikrobiologiczne, ponieważ nie ma następstw i konkurujących saprofitów, a temperatura wody przez długi czas pozostaje korzystna dla rozwoju drobnoustrojów.

Ze względu na trudności ekonomiczne i technologiczne gotowanie uważane jest za sposób dezynfekcji indywidualnych (grupowych) dostaw wody pitnej w domu, w obiektach autonomicznych i transporcie, w trudnej sytuacji epidemicznej.

Promieniowanie ultrafioletowe.

Dobroczynny wpływ światła słonecznego na wodę znany jest od czasów starożytnych. W jednej z sanskryckich ksiąg („Usruta Sangeeta”), napisanej dwa tysiące lat przed naszą erą, jest powiedziane: „Dobrze jest przechowywać wodę w miedzianych naczyniach, wystawiać na słońce i filtrować przez węgiel drzewny”. Jednak wyjaśnienie przyczyn korzystnego wpływu światła na wodę stało się możliwe dopiero po odkryciu mikroorganizmów i zbadaniu wpływu światła słonecznego na nie. Następnie stwierdzono, że maksymalny efekt bakteriobójczy wywiera ultrafioletowa część widma, zwłaszcza promienie o długości fali od 250 do 260 nm (obszar C). Wrażliwość drobnoustrojów na promieniowanie UV w tym zakresie jest dobrze zbadana i zależy od dawki promieniowania, którą zwykle mierzy się w mJ/cm2 lub mW*s/cm2. Dawka zapewniająca 90% inaktywację E. coli wynosi 3 mJ/cm2.

UVI ma działanie bakteriobójcze, wirusobójcze i sporobójcze. Mikroorganizmy ze względu na ich wrażliwość na promieniowanie UV ułożone są w następującej kolejności: bakterie wegetatywne>wirusy>przetrwalniki bakterii>torbiele>pierwotniaki. W konsekwencji wirusy są bardziej odporne na UVR niż wegetatywne formy bakterii, a wśród nich wirusy zawierające dwuniciowy DNA są bardziej odporne niż wirusy z jednoniciowym DNA. W celu skutecznej końcowej dezynfekcji wody instalacje UV muszą zapewniać dawkę promieniowania co najmniej 16 mJ/cm2.

Śmierć drobnoustrojów pod wpływem promieniowania UV o długości fali 250-260 nm następuje na skutek nieodwracalnego uszkodzenia bakteryjnego DNA. W tym przypadku głównymi celami są zasady azotowe nukleotydów - puryn i pirymidyny. Promieniowanie UV w zakresie 280 - 400 nm jest również zdolne do wywoływania reakcji fotodestrukcyjnych w DNA. W wyniku działania promieni UV wraz z DNA, RNA, struktury błonowe i białkowe komórki bakteryjnej ulegają uszkodzeniu.

V ostatnie lata istnieją doniesienia o tworzeniu się w wodzie pod wpływem promieniowania UVS skonsolidowanych produktów rodnikowych, które wzmacniają działanie bakteriobójcze tego czynnika fizycznego.

Zalety metody:

6. szeroki zakres działania antybakteryjnego;

7. brak niebezpieczeństwa przedawkowania;

8. krótka ekspozycja, liczona w kilka sekund;

9. UVR nie denaturuje wody, nie zmienia jej zapachu i smaku;

10. metoda nie wymaga naczyń reakcyjnych, charakteryzujących się wysoką wydajnością i łatwością obsługi;

11. poprawa warunków pracy personelu serwisowego, ponieważ szkodliwe chemikalia (chlor) są wykluczone z obiegu;

12. opłacalność ekonomiczna, metoda jest porównywalna pod względem kosztów do chlorowania;

13. skuteczność dezynfekcji nie zależy od pH i temperatury wody;

14. Urządzenia do dezynfekcji UV są kompaktowe, działają w trybie przepływowym i są niezawodne pod względem bezpieczeństwa.

Wadą tej metody jest brak wiarygodnej metody operacyjnej kontroli skuteczności dezynfekcji oraz duży wpływ właściwości fizykochemicznych wody na efekt dezynfekcji.

Kolor, zmętnienie zmniejsza działanie bakteriobójcze promieni ultrafioletowych, rodzaj mikroorganizmów, ich liczba, dawka promieniowania również wpływają na działanie bakteriobójcze. Dodatkowo efektywna dawka UV zależy od rodzaju instalacji, dlatego w każdym konkretnym przypadku konieczne jest sprawdzenie sprawności sprzętu.

Wśród negatywnych cech metody jest możliwość osadzania się na kloszu lampy kwarcowej kwasów huminowych, soli żelaza i manganu zawartych w wodzie, co zmniejsza natężenie promieniowania.

Dezynfekcja za pomocą UVR nie ma efektu wtórnego, co umożliwia wtórny wzrost bakterii w uzdatnionej wodzie. Reaktywacja mikroflory następuje, gdy natężenie promieniowania UV jest poniżej wymaganego poziomu, uzdatniona woda jest narażona na wtórne zanieczyszczenie lub późniejszą ekspozycję na światło widzialne (fotoreaktywacja). Wraz z fotoreaktywacją możliwa jest również fotoprotekcja - wzrost odporności na działanie krótkofalowego promieniowania UV w mikroorganizmach napromieniowanych wcześniej długofalowym światłem UV.

Ultradźwięk.

Cechą skanowania ultradźwiękowego jest duża intensywność oscylacji, która determinuje jego efekty fizykochemiczne i biologiczne. Do tej pory nie ma jednolitej teorii wyjaśniającej bakteriobójczy efekt badań ultradźwiękowych w wodzie. Niektórzy uważają, że biologiczny efekt badań ultradźwiękowych jest spowodowany drganiami mechanicznymi w wyniku kawitacji ultradźwiękowej, inni, obok efektów mechanicznych, podkreślają rolę reakcji chemicznych wywołanych wpływem tego czynnika fizycznego.

Skanowanie ultradźwiękowe ma destrukcyjny wpływ na wiele różnych mikroorganizmów - patogennych i niepatogennych, beztlenowych i tlenowych, wegetatywnych i zarodnikowych, a także niszczy produkty i ich żywotną aktywność.

Skuteczność bakteriobójczego działania badań ultradźwiękowych zależy od wielu okoliczności: parametrów badania ultradźwiękowego (intensywność, częstotliwość drgań, ekspozycja); niektóre cechy fizyczne medium sondującego (temperatura, lepkość); cechy morfologiczne patogen (wielkość i kształt komórki bakteryjnej, obecność torebki, skład chemiczny błony, wiek kulturowy).

Zmętnienie do 50 mg/l i barwa wody, a także zawartość w niej różnych pierwiastków chemicznych (żelazo, mangan), które zwykle zmniejszają bakteriobójcze działanie promieni ultrafioletowych, nie mają zauważalnego wpływu na bakteriobójcze działanie drgań ultradźwiękowych .

Zalety metody:

1.szerokie spektrum działania przeciwdrobnoustrojowego

2.brak niekorzystnego wpływu na właściwości organoleptyczne wody

3.niezależność działania bakteriobójczego od głównych parametrów fizykochemicznych wody

4.umiejętność automatyzacji procesu

Wady metody:

1.brak następstw i sposób operacyjnej kontroli skuteczności dezynfekcji

2. Proces dezynfekcji jest 2-4 razy droższy niż leczenie UV

3. trudność projektowania instalacji o wysokiej wydajności, wyróżniających się niezawodnością eksploatacyjną i akceptowalnym kosztem.

Teoretyczne, naukowe i technologiczne podstawy zastosowania badań ultradźwiękowych nie zostały jeszcze opracowane, dlatego pojawiają się trudności w określeniu optymalnej intensywności drgań i ich częstotliwości, czasu sondowania i innych parametrów procesu.

Jako źródło ultradźwięków stosuje się różne generatory piezoelektryczne i magnetostrykcyjne.

Promieniowanie jonizujące.

Promieniowanie g ma wyraźny efekt bakteriobójczy. Dawka g - promieni rzędu 25 000 - 50 000 R powoduje śmierć prawie wszystkich rodzajów drobnoustrojów, a dawka 100 000 R uwalnia wodę od wirusów. Mechanizm działania związany jest z uszkadzającym działaniem na komórki bakteryjne i wirusy produktów wolnorodnikowych powstających w wyniku radiolizy wody.

Zalety metody:

1.wysoka penetrująca moc promieni g

2.niezależność działania bakteriobójczego od składu chemicznego i właściwości fizyczne woda

3.brak wpływu na cechy organoleptyczne

4. względna taniość.

Wady metody:

1. Surowe wymagania bezpieczeństwa dla personelu konserwacyjnego

2.ograniczona liczba źródeł promieniowania

3. brak następstw i sposób operacyjnej kontroli skuteczności dezynfekcji.

W literaturze istnieją doniesienia o możliwości wykorzystania wody i innych czynników fizycznych do dezynfekcji: pól elektromagnetycznych, promieniowania laserowego, ewakuacji. Do tej pory badanie tych metod jest na etapie badań laboratoryjnych.

Metody chemiczne.

Chemiczne metody dezynfekcji wody opierają się na zastosowaniu różnych związków o działaniu bakteriobójczym. Substancje te muszą spełniać określone wymagania, a mianowicie: nie powodują, że woda jest szkodliwa dla zdrowia; nie zmieniają jego właściwości organoleptycznych; zapewniają niezawodne działanie bakteriobójcze (w niskich stężeniach i przez krótki czas kontaktu); być łatwym w użyciu i bezpiecznym w obsłudze, odpornym na długotrwałe przechowywanie; ich produkcja powinna być tania i przystępna cenowo.

Dotychczasowa praktyka dezynfekcji wody pitnej ukazuje negatywne aspekty tej metody, przejawiające się toksycznym działaniem zarówno samych odczynników dezynfekujących, jak i produktów ubocznych reakcji, które dają rakotwórcze, mutagenne i szereg innych działań niepożądanych.

Należy zauważyć, że do chwili obecnej nie znaleziono substancji w pełni spełniających powyższe wymagania. W dużej mierze odpowiada na nie chlor i jego preparaty, co może tłumaczyć ich szerokie zastosowanie w praktyce zaopatrzenia w wodę komunalną.

Oprócz chloru i jego preparatów stosuje się lub stosowano inne substancje, np. ozon, jod, nadtlenek wodoru, preparaty srebra, kwasy organiczne i nieorganiczne itp.

Chlorowanie i ozonowanie są szeroko rozpowszechnione w stacjach uzdatniania wody, podczas gdy inne metody znalazły zastosowanie w dezynfekcji niewielkich ilości wody w autonomicznych obiektach, w terenie oraz w ekstremalnych warunkach zaopatrzenia w wodę.

Dezynfekcja chlorem.

Najczęściej do chlorowania wody w wodociągach stosuje się chlor w postaci gazowej, ale stosuje się również inne odczynniki zawierające chlor. W porządku rosnącym potencjału redoks są one ułożone w następującej kolejności: chloraminy (RNHC1 2 i RNH 2 C1), podchloryny wapnia i sodu [Ca (OC1) 2] i wybielacz NaOCl (ZsaOC1 CaO 5H 2 O), chlor gazowy, dwutlenek chloru ClO 2. W ostatnich latach wprowadzono elektrochemiczną metodę dezynfekcji wód naturalnych.

Działanie bakteriobójcze chlorowania tłumaczy się głównie wpływem chloru na różne struktury mikroorganizmu: błonę cytoplazmatyczną, białka cytoplazmy i aparat jądrowy komórki. Chlor niszczy enzymy łańcucha oddechowego bakterii – dehydrogenazę, blokując grupy SH.

Kiedy chlor dysocjuje, powstaje kwas podchlorawy, który ma działanie bakteriobójcze.

C1 2 + H 2 O - HOC1 + HC1

Jon podchlorynowy i jon chloru, które powstają podczas dysocjacji kwasu podchlorawego, mają również właściwości bakteriobójcze:

NOS1-> OC1- + H +

OC1 aC1 - + O

Stopień dysocjacji HOC1 wzrasta wraz ze wzrostem aktywnego odczynu wody, a zatem wraz ze wzrostem pH zmniejsza się bakteriobójcze działanie chlorowania. Substancją czynną w chlorowaniu chloraminami i podchlorynami jest jon podchlorynowy, a dwutlenek chloru HCIU 2 to kwas chlorawy, który ma najwyższy potencjał redoks , dzięki czemu przy użyciu dwutlenku chloru osiąga się najbardziej kompletne i głębokie utlenianie i dezynfekcję.

Gdy do wody wprowadza się odczynnik zawierający chlor, jego główna ilość - ponad 95% jest wydatkowana na utlenianie organicznych i łatwo utleniających się (sole żelaza i manganu) substancje nieorganiczne zawarty w wodzie, tylko 2-3% całkowitego chloru jest zużywane do połączenia z protoplazmą komórek bakteryjnych.

Nazywa się ilość chloru, która podczas chlorowania 1 litra wody jest zużywana na utlenianie organicznych, łatwo utleniających się substancji nieorganicznych i dezynfekcję bakterii w ciągu 30 minut absorpcja chloru woda. Absorpcję chloru określa się doświadczalnie, przeprowadzając próbne chlorowanie.

Pod koniec procesu wiązania chloru przez substancje i bakterie zawarte w wodzie, w wodzie zaczyna pojawiać się resztkowy aktywny chlor. Jej wygląd, oznaczony miareczkowo, świadczy o zakończeniu procesu chlorowania. Pozostały chlor - jest to aktywny nadmiar chloru, który nie przereagował w określonym czasie. Ilość resztkowego chloru powinna wynosić 0,3-0,5 mg/l, co jest gwarancją skuteczności dezynfekcji.

Ponadto obecność aktywnego resztkowego chloru jest konieczna, aby zapobiec wtórnemu zanieczyszczeniu wody w sieci dystrybucyjnej. Zatem obecność resztkowego chloru jest pośrednim wskaźnikiem epidemicznego bezpieczeństwa wody.

Całkowita ilość chloru wymagana do zaspokojenia absorpcji chloru przez wodę i zapewnienia dostępności wymaganej ilości (0,3-0,5 mg/l wolnego aktywnego chloru przy normalnym chlorowaniu i 0,8-1,2 mg/l związanego aktywnego chloru przy chlorowaniu z amonizacja) nazywa się resztkowy chlor zapotrzebowanie na chlor .

Chlorowanie charakteryzuje się szerokim spektrum działania przeciwdrobnoustrojowego wobec wegetatywnych form drobnoustrojów, wydajnością, prostotą konstrukcji technologicznej oraz dostępnością metody kontroli operacyjnej nad procesem dezynfekcji.

Chlorowanie ma również szereg istotnych wad: chlor i jego preparaty są związkami toksycznymi, dlatego praca z nimi wymaga ścisłego przestrzegania środków ostrożności. Chlor działa głównie na wegetatywne formy drobnoustrojów, natomiast gram-dodatnie formy bakterii są bardziej odporne na jego działanie niż gram-ujemne. Istnieją dowody na reaktywację drobnoustrojów w chlorowanej wodzie pitnej, pojawienie się szczepów odpornych na chlor. Aby uzyskać gwarantowany efekt bakteriobójczy, stosują chlorowanie z oczywiście nadmiernymi dawkami chloru, co pogarsza właściwości organoleptyczne i prowadzi do denaturacji wody.

Skuteczność działania dezynfekującego chloru i jego preparatów zależy od: cechy biologiczne mikroorganizm (gatunek, szczep, gęstość infekcji). Efekt sporobójczy przejawia się przy stosunkowo wysokich stężeniach aktywnego chloru (200-300 mg/l0 i ekspozycji od 1,5 do 24 h. Wirusobójcze działanie leków zawierających chlor - śmierć wirusów obserwuje się przy stężeniu aktywnego chloru od 0,5 do 100 mg/l. Wysoce odporne na działanie chloru są również cysty pierwotniaków i jaja helmintów.

Ponadto skuteczność dezynfekcji zależy od składu chemicznego wody i ekspozycji. Różne chemikalia pochodzenia antropogenicznego mogą znacząco wpłynąć na skuteczność procesu dezynfekcji. Na przykład surfaktanty zaburzają bakteriobójcze działanie chloru, a nawet wykazują działanie stymulujące, powodując reprodukcję mikroflory.

W ostatnich latach w literaturze pojawiły się doniesienia o możliwości powstawania związków zawierających chlorowiec (HCC) w wodzie po chlorowaniu. Źródłem największej ilości HSS w wodzie są kwasy huminowe, kwasy fulwowe, chinoiny, pochodne fenolu i aniliny oraz produkty metabolizmu alg. Na proces powstawania GSS w środowisku wodnym wpływa reaktywność i stężenie związków organicznych, postać i dawka chloru. GSS ma wyraźne ogólne właściwości toksyczne, a także daje długotrwałe efekty - embriotoksyczne, mutagenne, rakotwórcze.

Metody chlorowania:

1.Chlorowanie w normalnych dawkach.

Dawkę chloru ustala się doświadczalnie przez sumę wartości absorpcji chloru i ilości chloru resztkowego (zapotrzebowanie na chlor wody) poprzez przeprowadzenie eksperymentalnego chlorowania. Chlorowanie w normalnych dawkach jest najczęściej stosowaną metodą w wodociągach. Minimalny czas kontaktu wody z chlorem podczas chlorowania to minimum 30 minut latem i 1 godzina zimą.

Etapy chlorowania:

· Określenie zapotrzebowania wody na chlor.

· Obliczenie wymaganej ilości chloru do dezynfekcji wody.

· Kontrola wydajności chlorowania poprzez określenie ilości resztkowego chloru w wodzie.

Zalety:

Niskie zużycie chloru

· Właściwości organoleptyczne wody nie zmieniają się.

Niedogodności:

· Trudno jest dobrać roboczą dawkę chloru.

2.Hiperchlorowanie- chlorowanie nadmiernymi dawkami związków zawierających chlor, ewidentnie przekraczającymi zapotrzebowanie wody na chlor. Hiperchlorowanie stosuje się w niekorzystnej sytuacji epidemiologicznej, przy braku lub nieefektywnej pracy oczyszczalni ścieków, w warunkach polowych, przy braku możliwości przeprowadzenia próbnego chlorowania w celu określenia zapotrzebowania na chlor, jeżeli nie można zapewnić wystarczającego czasu kontaktu z chlor.

Zalety:

Stwarza możliwość niezawodnej dezynfekcji wód mętnych, kolorowych, silnie zanieczyszczonych i skażonych

Czas dezynfekcji skraca się do 10-15 minut

· Technika chlorowania jest uproszczona, ponieważ nie ma potrzeby eksperymentalnego chlorowania

Dawkę chloru określa się w przybliżeniu w zależności od rodzaju źródła wody, jakości wody (mętność, barwa), stopnia jej zanieczyszczenia oraz zagrożenia epidemicznego. Dawki chloru podczas hiperchlorowania dla wody dobrze wyposażonych studni, o dobrych właściwościach organoleptycznych wody - 10 mg/l, o obniżonej przezroczystości wód studniowych, wód rzek lub jezior (przeźroczystych i bezbarwnych) - 15 mg/l, z ciężkimi zanieczyszczenie wody z dowolnego źródła wody oraz przy użyciu wody ze źródeł niezdatnych do picia (woda ze sztucznych stawów i zapór) - 25-20 mg/l. W niekorzystnej sytuacji epidemiologicznej dawkę chloru można zwiększyć do 100 mg/l.

Po upływie wymaganego czasu kontaktu nadmiar resztkowego chloru usuwa się przez odchlorowanie wody tiosiarczanem sodu lub filtrację przez węgiel aktywny.

Niedogodności:

Wysokie zużycie preparatów chlorowych

Konieczność odchlorowania

3.Chlorowanie z preamonizacją

Metodę tę stosuje się w przypadku wykrywania wód powierzchniowych źródeł fenoli w wodzie, które dostają się tam ze ściekami przemysłowymi. Gdy chlor wchodzi w interakcję z fenolem, powstają trwałe związki chlorofenolowe, które nadają wodzie ostry, apteczny zapach i smak, co czyni wodę niezdatną do picia i ogranicza stosowanie innych metod chlorowania. W chlorowaniu z preamonizacją najpierw do wody wprowadzany jest amoniak, który tworzy aminy, a następnie chlor, który reaguje z aminami, tworząc chloraminę, która ma działanie bakteriobójcze. Powstałe chloraminy nie oddziałują z fenolami ze względu na niższy potencjał redoks i nie występuje zapach chlorofenolu. Wady metody obejmują fakt, że chlor chloraminowy wykazuje działanie bakteriobójcze 2 razy wolniej niż wolny chlor i ma niższy potencjał redoks, dlatego wydłuża się czas chlorowania, a ilość resztkowego związanego chloru powinna wynosić 0,8 - 1,2 mg / l.

Ta metoda chlorowania może być stosowana, gdy konieczne jest transportowanie wody rurociągami na duże odległości. Wynika to z faktu, że resztkowy związany chlor (chloramina) zapewnia dłuższe działanie bakteriobójcze niż wolny.

Najlepszy stosunek amoniaku do chloru to 1:4, dzięki czemu powstaje monochloramina, która jest najskuteczniejsza w zapobieganiu nieprzyjemnemu zapachowi. Amonizacja nie eliminuje już powstałego zapachu.

4.Podwójne chlorowanie.

Chlor wprowadzany jest do wody po raz pierwszy do mieszalnika przed osadnikami, a drugi raz za filtrami. Chlor przed osadnikami osłabia właściwości ochronne koloidów, ułatwiając proces koagulacji i pozwala na zmniejszenie dawki koagulantu. Ponadto hamuje rozwój bakterii zatykających piasek na filtrach i sprawia, że ​​ponowne chlorowanie jest bardziej skuteczne. Podwójne chlorowanie stosuje się w przypadkach, gdy zanieczyszczenie bakteryjne wody rzecznej jest duże lub podlega znacznym wahaniom. Wielokrotna dezynfekcja stanowi dodatkową gwarancję niezawodności bezpieczeństwa epidemiologicznego wody.

Dezynfekcja ozonem.

Ozon (O 3) jest silnym środkiem utleniającym; jego potencjał oksydacyjny (+1,9 V) przewyższa potencjał chloru (+ 1,359 V). Utleniające właściwości ozonu związane są z tlenem atomowym, który uwalnia się podczas jego rozkładu. Tlen atomowy jest jednym z najsilniejszych utleniaczy i niszczy bakterie, zarodniki, wirusy oraz substancje organiczne rozpuszczone w wodzie. Mechanizm bakteriobójczego działania ozonu jest nadal przedmiotem dyskusji. Niektórzy autorzy uważają, że ozon dezaktywuje enzymy bakteryjne, prowadząc do zakłócenia procesów metabolicznych i śmierci komórki drobnoustroju. Inni sugerują, że ozon powoduje znaczące zmiany w strukturze i morfologii bakterii, a także nieodwracalne zmiany w DNA bakterii.

Ozon pozyskiwany jest z powietrza w specjalnych urządzeniach - ozonatorach - za pomocą wyładowań elektrycznych wysokiego napięcia. Ozonowane powietrze dostarczane jest do kadzi sterylizacyjnych, gdzie jest mieszane z wodą przeznaczoną do dezynfekcji. Zużycie ozonu waha się w bardzo szerokim zakresie – od 2 do 17 mg/l i więcej. Ilość resztkowego ozonu nie powinna przekraczać 0,2-0,5 mg/l. Wyższe stężenia powodują zwiększoną korozję części metalowych (rur) instalacji wodno-kanalizacyjnej.

Ozonowanie znalazło zastosowanie na statkach handlowych i Marynarka wojenna oraz inne obiekty z autonomicznym zaopatrzeniem w wodę.

Ozonowanie ma szereg istotnych zalet w porównaniu z chlorowaniem. Najważniejsze z nich to:

1) silniejszy efekt bakteriobójczy i sporobójczy. Odkażające działanie ozonu jest 15-20 razy, a na formy zarodników bakterii około 300-600 razy silniejsze działanie chlor. Ozon jest skuteczny w niszczeniu pierwotniaków.Wysokie działanie wirusobójcze ozonu obserwuje się przy stężeniach 0,5 - 0,8 mg/l realnego dla praktyki zaopatrzenia w wodę i czasie ekspozycji 12 minut.

2) nadmiar ozonu, w przeciwieństwie do chloru, nie denaturuje wody;

3) ozon może być również stosowany do dezodoryzacji wody pitnej, usuwania toksycznych substancji organicznych;

4) produkcja ozonu na miejscu z powietrza, w związku z czym nie ma potrzeby pozyskiwania surowców, ich transportu i przechowywania.;

5) dostępność metody operacyjnej kontroli skuteczności dezynfekcji;

6) opracowane schematy technologiczne otrzymywania odczynnika;

7) skład mineralny, zasadowość, pH wody pozostają niezmienione.

Wadami tej metody są nadal stosunkowo wysoki koszt uzdatniania wody (około 2 razy wyższy niż w przypadku chloru) oraz duża zależność działania bakteriobójczego od właściwości fizykochemicznych wody (zmętnienie, kolor, obecność substancji organicznych i inne redukujących) i parametrów technologicznych procesu, czyli np. do dezynfekcji skoagulowanej i przefiltrowanej wody Neva wymagane jest 2-3 mg/l ozonu, a dla przefiltrowanej, ale nie koagulowanej wody 17-20 mg/ l. Ponadto ozon jest odczynnikiem wybuchowym i toksycznym dla ludzi, co wymaga ścisłego przestrzegania przepisów bezpieczeństwa i niezawodnego sprzętu w stacjach uzdatniania wody. Ozon ulega szybkiemu rozkładowi w uzdatnionej wodzie (20-30 minut), co ogranicza jego zastosowanie jako ostatecznego środka dezynfekującego. Po ozonowaniu często obserwuje się znaczny wzrost mikroflory, tłumacząc to zarówno reaktywacją bakterii, jak i wtórnym zanieczyszczeniem uzdatnionej wody. Istnieją dowody na to, że nawet wysokie stężenia ozonu (20 mg/l) i długa ekspozycja (1,5 – 2 godziny) nie zapewniały pełnego działania dezynfekującego wobec przetrwalników bakterii. Oczyszczanie wody ozonem może generować toksyczne produkty uboczne. Należą do nich bromiany, aldehydy, ketony, kwasy karboksylowe, inne hydroksylowane i alifatyczne związki aromatyczne... Substancje te mogą powodować mutagenne i inne niekorzystne skutki. Jeśli w systemie uzdatniania wody po ozonowaniu stosuje się chlorowanie, z produktów ubocznych ozonowania mogą powstawać trihalometany, znane czynniki rakotwórcze i mutageny.

Dezynfekcja nadtlenkiem wodoru.

Nadtlenek wodoru (Н 2 О2) jest silnym środkiem utleniającym, a tlen atomowy pełni rolę akceptora, podobnie jak w przypadku ozonu. Ze względu na trudność pozyskania w dużych ilościach i wysoki koszt nadtlenku wodoru nie znalazł on szerokiego zastosowania w praktyce zaopatrzenia w wodę.

Przypuszczalnie głównym mechanizmem przeciwbakteryjnego działania nadtlenku wodoru jest tworzenie się rodników ponadtlenkowych i hydroksylowych, które mogą mieć bezpośrednie działanie cytotoksyczne lub pośrednio, prowadząc do uszkodzenia DNA.

Nadtlenek wodoru zapewnia dezynfekcję wody bez tworzenia toksycznych produktów zanieczyszczających środowisko. Odczynnik nie zmienia właściwości organoleptycznych wody i znacznie zmniejsza jej barwę (do 50%), co jest bardzo cenne przy dezynfekcji wód kolorowych. Wady metody obejmują: konieczność wprowadzenia katalizatorów w celu przyspieszenia uwalniania tlenu atomowego i ciekłej postaci leku.

Dezynfekcja jonami srebra.

Za pomocą nowoczesne pomysły jony srebra są wchłaniane przez błonę komórkową i po osiągnięciu nadmiernego stężenia przenikają do komórki drobnoustroju. Jony srebra blokują grupy funkcyjne głównych układów enzymatycznych komórki zlokalizowane w błonie cytoplazmatycznej lub w przestrzeni peryplazmatycznej.

W praktyce metoda dezynfekcji srebrem może być stosowana do dezynfekcji i konserwacji niewielkich ilości wody w obiektach z autonomicznymi systemami zaopatrzenia w wodę, małymi indywidualnymi grupowymi rezerwami wody.

Najszerzej stosowane jest srebro rozpuszczalne elektrolitycznie lub anodowo. Metoda polega na rozpuszczeniu srebrnej elektrody (anody) poprzez przepuszczenie prądu stałego przez zdezynfekowaną wodę. Elektrolityczne wprowadzenie odczynnika pozwala zautomatyzować proces dezynfekcji wody, a powstające jednocześnie na anodzie jony związków podchlorynowych i nadtlenkowych wzmacniają działanie bakteriobójcze srebra rozpuszczalnego w anodach.

Pozytywnymi aspektami dezynfekcji wody srebrem są niezmienność jego właściwości organoleptycznych. Srebro ma wyraźny efekt końcowy, który pozwala zachować wodę do 6 miesięcy lub dłużej, co jest szczególnie ważne w przypadkach, gdy istnieje potrzeba długotrwałego przechowywania wody (konstrukcje obronne, okręty). Zaletami metody są automatyzacja procesu i dokładne dozowanie odczynnika.

Wady metody to trudność dozowania, powolne i zawodne działanie bakteriobójcze, a także silny wpływ na działanie bakteriobójcze właściwości fizykochemicznych wody, zwłaszcza zawartości w niej chlorków. Srebro jest drogim i rzadkim odczynnikiem. Srebro nie ma działania sporobójczego, ale kiełkowanie zarodników w obecności jonów srebra jest opóźnione. Wirusobójcze działanie jonów srebra przejawia się tylko przy wysokich stężeniach – 0,5 – 10 mg/l. Wymagany efekt bakteriobójczy przy stężeniu srebra 0,06 - 0,1 mg / l osiąga się po ekspozycji 2-6 godzin, aw niektórych przypadkach - po 24 godzinach. Możliwy rozwój odporności na srebro w drobnoustrojach chorobotwórczych. Skuteczne robocze stężenia srebra wynoszą 0,2 – 0,4 mg/l. Jednocześnie MPC w wodzie tego metalu, ustalony przez toksykologiczny znak szkodliwości, wynosi 0,05 mg / l. Chociaż niektórzy badacze donoszą o braku negatywnego wpływu srebra w stężeniu 0,2 – 2,0 mg/l na zwierzęta laboratoryjne i hodowlę tkankową, Wytyczne WHO dotyczące kontroli jakości wody pitnej podkreślają, że ta zawartość srebra nie jest obojętna dla zdrowia człowieka…

Dezynfekcja jonami miedzi.

Miedź, podobnie jak srebro, będąc metalem oligodynamicznym, działa inaktywująco na bakterie i wirusy, ale w wyższych stężeniach niż srebro.

Według niektórych autorów jony miedzi zaburzają funkcje barierowe błon bakteryjnych, co prowadzi do zmiany ich przepuszczalności. Inni uważają, że toksyczne działanie jonów miedzi jest związane z interakcją z grupami SH białek bakteryjnych i enzymów, prowadząc do tworzenia wiązań dwusiarczkowych. Możliwe i proces odwrotny- przywrócenie grupy SH przez substancje wytwarzane przez komórkę w trakcie jej życiowej aktywności. W tym przypadku działanie jonów miedzi można określić jako bakteriostatyczne. Inaktywacja mikroorganizmów miedzią jest wolniejsza. Niż wolny chlor lub chloramina. Na skuteczność dezynfekcji wody miedzią wpływają fizykochemiczne wskaźniki jakości wody.

Dezynfekcja preparatami jodowymi

Metody mechaniczne.

W procesie filtracji, ze względu na mechanizmy absorpcji i adhezji, zjawiska sorpcyjnego oddziaływania drobnoustrojów z różnymi materiałami, woda jest oczyszczana z czynników bakteryjnych i wirusowych. W ostatnich latach technologie ultrafiltracji, sorpcji i membran znalazły coraz większe zastosowanie w praktyce uzdatniania wody, ponieważ metody te są wysoce skuteczne w uwalnianiu wody od patogennych mikroorganizmów, wirusów i pierwotniaków.

Zalety metody:

1.metoda nie pogarsza właściwości fizykochemicznych uzdatnionej wody;

2. prosty, ekonomiczny i niedrogi w obsłudze;

Istnieje opinia, że ​​same metody filtracji i sorpcji nie zapewniają wymaganego poziomu oczyszczania wody z mikroorganizmów. Dlatego tylko połączenie tych metod z chemicznymi środkami dezynfekującymi może osiągnąć pożądane rezultaty. Chociaż istnieją dowody na rozwój bakterii na filtrach, impregnacja srebrem stosowanych filtrów ma ograniczony efekt. Z tego powodu Wytyczne WHO dotyczące kontroli jakości wody pitnej (1994) zdecydowanie zalecają stosowanie filtrów tylko do wody pitnej bezpiecznej mikrobiologicznie.

Połączone metody.

Wady tradycyjnych metod dezynfekcji wody pitnej skłaniają badaczy do poszukiwania nowych, opartych z reguły na łącznym działaniu dwóch lub więcej czynników. W połączeniu mogą występować tylko czynniki chemiczne lub czynniki fizyczne, proponowane są również metody fizykochemiczne.

Stosowanie chloru i ozonu, preparatów chloru z nadtlenkiem wodoru, jonami srebra i miedzi, nadtlenkiem wodoru z jonami ozonu, srebra i miedzi itp. uważa się za połączone metody chemiczne, aw niektórych przypadkach za bardziej wyraźne działanie przeciwdrobnoustrojowe.

Proponuje się połączone metody fizyczne do dezynfekcji wody pitnej, w szczególności połączenie UV i USI, obróbkę cieplną za pomocą USI lub g - promieniowanie, kompleks efektów elektrycznych. Charakterystyczne wady łączonych metod fizycznych to brak następstw oraz sposób operacyjnej kontroli skuteczności dezynfekcji wody.

V ostatnie czasy dużą wagę przywiązuje się do fizycznych i chemicznych metod dezynfekcji wody pitnej. Szczególnie interesujące jest połączenie UVR z chemicznymi środkami dezynfekującymi. Proponuje się wspólne użycie UVI z jonami srebra i miedzi, możliwe jest użycie UVI z chlorem i nadtlenkiem wodoru, badania ultradźwiękowe z chlorem. Oprócz uzyskania większego efektu przeciwdrobnoustrojowego można w ten sposób wyeliminować jedną z wad promieniowania UV - brak efektu wtórnego.

Stwierdzono, że w wyniku wstępnego wprowadzenia utleniaczy (ozonu, nadtlenku wodoru) do wody i późniejszej obróbki promieniami UV powstają wolne rodniki, które z kolei są silniejszymi utleniaczami. Przy łącznym działaniu UVR i utleniaczy odnotowano znaczny wzrost szybkości i stopnia inaktywacji bakterii w porównaniu z działaniem każdego środka z osobna.

Wśród innych obiecujących fizykochemicznych metod dezynfekcji, które są na etapie badań laboratoryjnych, można wymienić: ekspozycję na stałe pole elektryczne z jonami srebra i miedzi, badania ultradźwiękowe nadtlenkiem wodoru lub chlorem, promieniowanie laserowe z jonami miedzi.

4.2. Metody specjalne.

Usuwanie żelaza.

Zwiększona ilość żelaza znajduje się z reguły w głębokich wodach gruntowych, a rzadziej w wodach powierzchniowych i gruntowych.

Podwyższona zawartość żelaza w wodzie nie zagraża zdrowiu, ale żelazo nadaje wodzie specyficzny (atramentowy, metaliczny) smak, sprawia, że ​​jest mętna i zabarwiona, a na praniu pozostawia rdzawe plamy. Ponadto zmniejsza się osadzanie żelaza w osadzie, a rozmnażanie się bakterii żelaznych może całkowicie zamknąć światło w rurach o małej średnicy.

Odżelazianie wód gruntowych odbywa się metodami napowietrzania bezodczynnikowego. Metody polegają na wstępnym napowietrzeniu wody w celu usunięcia wolnego dwutlenku węgla i siarkowodoru, podniesieniu pH, wzbogaceniu powietrza w tlen, a następnie wytworzeniu wodorotlenku żelaza i usunięciu go z wody przez strącanie lub filtrację.

W wodach gruntowych żelazo występuje głównie w postaci wodorowęglanu Fe (HCO3) 2. Jest to niestabilny związek, który łatwo hydrolizuje:

Fe (HCO3) 2 + 2H 2 O → Fe (OH) 2 + 2H 2 CO,
H 2 CO 3 → H 2 O + CO 2.

Hydrat tlenku żelaza Fe (OH) 2 pozostaje w roztworze, a w kontakcie z powietrzem na powierzchni wzbogaca się w tlen, utlenia się i zamienia w nierozpuszczalny hydrat tlenku - Fe (OH) 3, który wytrąca się:

4 Fe (OH) 2 + 2 H 2 O + O 2 → 4Fe(OH) 3

Sztuczne napowietrzanie usprawnia ten proces, a im wyższe pH wody, tym skuteczniejsza reakcja. Napowietrzanie odbywa się w basenie natryskowym na wieży chłodniczej lub za pomocą kompresora; po utworzeniu płatków hydratu tlenku żelaza, woda jest z nich uwalniana w osadnikach i na filtrach szybkich. Usuwanie żelaza z wód powierzchniowych odbywa się metodami odczynnikowymi. Siarczan glinu, wapno i chlor działają jako odczynniki.

Umiejętność.

Zmiękczający - zmniejszający naturalną twardość wody.

Trzymany różne sposoby, ale zasadnicza strona zmiękczania wody jest taka sama: usuwanie kationów wapnia (Ca 2+) i magnezu (Mg 2+).

Metody zmiękczania dzielą się na: a) odczynnik, b) wymianę jonową lub kationową, c) ogrzewanie.

a) spośród metod odczynnikowych, najczęstszą jest soda wapniowo-wapniowa.

Wapno dodawane do wody w jeszcze, który jest potrzebny do związania dwutlenku węgla, reaguje z wodorowęglanowymi solami wapnia i przekształca je w sole węglanowe, które wytrącają się:

Ca (HCO3) 2 + Ca (OH) 2 = 2CaCO3 + 2H2O.

Pozostaje twardość siarczanowa, aby wyeliminować którą wprowadza się roztwór sody.

CaSO 4 + Na s CO 3 = Na 2 SO 4 + CaCO 3.

Przejście do nierozpuszczalnego stanu soli magnezu następuje podczas interakcji z wapnem i przy wysokiej zasadowości - pH 10,2-10,3.

Należy pamiętać, że takie zmiękczanie odczynnika wiąże się z powstawaniem obfitego osadu, którego nie można zrzucić do zbiornika. Należy to wziąć pod uwagę przy zmiękczaniu wody przemysłowej.

b) zmiękczanie kationowe opiera się na właściwości niektórych nierozpuszczalnych substancji do wymiany jonów sodu, wodoru i innych jonów na jony wapnia i magnezu, ekstrahując je z wody, a tym samym zmiękczając ją. Proces ten zachodzi, gdy woda jest filtrowana przez wymieniacze kationowe na tak zwanych filtrach jonowymiennych.

Jako kationy stosuje się żywice jonowymienne. Ich zaletą jest trwałość, duża porowatość i obszar kontaktu z wodą oraz zdolność wymiany jonów. Do przetwarzania stosuje się żywice kationowymienne - espatyt-4, SBS i żywice anionowymienne - EDE-1O.

c) zmiękczanie przez ogrzewanie (gotowanie) polega na przejściu rozpuszczalnych soli wapnia wodorowęglanów w nierozpuszczalne węglany i sole magnezu - w hydrat tlenku magnezu:

Ca (HCO 3) 2 = CaCO 3 + CO 2 + H 2 O

Mg (HCO3)2 = MgCO3 + CO2 + H2O

MgCO 3 + H 2 O = Mg (OH) 2 + CO 2

W ten sposób można pozbyć się tylko usuwalnej (wodorowęglanowej) twardości.

Odsalanie, demineralizacja.

Odsalanie rozumiane jest jako zmniejszenie zawartości soli w wodzie do stopnia odpowiadającego jakości wody pitnej, tj. 1000 mg/l. Odsalanie - całkowite lub prawie całkowite usunięcie z wody soli rozpuszczonych w wodzie.

Najczęstsze metody odsalania to destylacja, wymiana jonowa, elektrodializa i hiperfiltracja.

Metoda destylacji w oparciu o odparowanie wody, a następnie kondensację. Wadami tej metody są słabe właściwości organoleptyczne wody z powodu przedostawania się do niej produktów rozkładu termicznego substancji organicznych i niska mineralizacja.

Metoda wymiany jonowej- woda jest przepuszczana przez filtry kationowymienne i anionowymienne, w wyniku czego następuje wymiana jonowa i usuwane są rozpuszczone sole.

Metoda elektrodializy opiera się na fakcie, że przy przepływie prądu stałego przez warstwę wody aniony rozpuszczone w wodzie soli przechodzą na anodę, a kationy na katodę. Woda umieszcza się w naczyniu lub zbiorniku trzykomorowym, komora środkowa jest oddzielona od sąsiednich przegrodami porowatymi (przeponami), a elektrody są opuszczane do komór zewnętrznych. Po przejściu prądu jony soli (na przykład NaCl) ze środkowej komory, w której znajduje się woda demineralizowana, trafiają do skrajnych (aniony C1 - do komory z anodą, a kationy Na + - do komory z katodą).

Metoda pozwala na kontrolowanie procesu i zatrzymanie go po osiągnięciu określonego rezultatu.

Hiperfiltracja to proces filtrowania wody przez półprzepuszczalne membrany, które zatrzymują uwodnione jony soli i cząsteczki związków organicznych.

Odfluorowanie i fluorowanie .

W praktyce z wodą bogatą we fluor można spotkać się tylko wtedy, gdy jest dostarczana ze źródeł podziemnych. Do odfluorowania stosuje się odczynnik (metody strącania) i filtrację. Metody odczynnikowe opierają się na sorpcji fluoru przez świeżo wytrącone wodorotlenki glinu i/lub magnezu. Metoda ta polecana jest do uzdatniania wód powierzchniowych, gdy oprócz odfluorowania wymagane jest również klarowanie i odbarwianie. Filtracja przez aktywowany tlenek glinu (AI 2 O 3), który ma zdolność sorpcyjną w odniesieniu do fluoru, jest bardziej praktyczna i raczej skuteczna. Wysokość filtra obciążonego sorbentem wynosi 2 m, szybkość filtracji 5 m/h.

Fluoryzacja wody to skuteczny sposób na zmniejszenie częstości występowania próchnicy zębów. Do fluorkowania wody stosuje się fluorek sodu, kwas fluorokrzemowy i jego sól sodową, fluorek amonu-dwufluorek, dodawany do wody za pomocą urządzeń dozujących. Na odczynniki stawiane są następujące wymagania: wysokie działanie przeciwpróchnicowe przy mniejszej potencjalnej toksyczności, brak zanieczyszczeń toksycznych (arsen, sole metali ciężkich), dobra rozpuszczalność w wodzie, bezpieczeństwo dla personelu (niskie pylenie), możliwie niska aktywność korozyjna. Fluoryzację najlepiej przeprowadzać za filtrami, przed zbiornikami czystej wody. Wymagana jest wnikliwa kontrola laboratoryjna, aby nie przeszacować zawartości fluoru powyżej normy CaNPiN dla danego regionu klimatycznego. Kontrola zawartości jonów fluorowych powinna być zautomatyzowana.

Ogólny

1. Klarowanie (usuwanie zmętnienia)

2. Przebarwienia

3. Dezynfekcja

Czyszczenie według 2 schematów:

1. Osadzanie, powolna filtracja

2. Koagulacja, osadzanie, szybka filtracja

1. Przez 4-8 godzin woda porusza się bardzo wolno wzdłuż osadów poziomych, w wyniku czego wszystkie duże, zawieszone cząstki osadzają się na dnie. Następnie woda wchodzi do filtra powolnego - wielkogabarytowych struktur z kilkoma warstwami:

a) instrument bazowy.

b) piasek. V = 0,1 - 0,3 m3/h - filtracja.

Podczas pracy filtra „dojrzewa”, na jego powierzchni tworzy się film, wydajność wzrasta, prędkość maleje. 99,5% - skuteczność dezynfekcji.

2. Woda poddawana jest koagulacji, w wodzie tworzą się płatki mające ładunek, na nich adsorbowane są zawieszone cząstki i wraz z płatkami wytrącają się. Odczynniki: siarczan Al, Fe. Al - tworzy związki z wodorowęglanem.

Pierwszy krok. Oznaczanie twardości wodorowęglanowej (ilość Al). Reakcja jest powolna, mało płatków - przy nadmiarze siarczanu glinu konieczne jest wprowadzenie alkaliów, aby przyspieszyć reakcję. W kontakcie z wodą powstaje roztwór koloidalny.

Po koagulacji woda kierowana jest do szybkich filtrów, prędkość jest 50-100 razy większa niż w przypadku filtrów wolnych.

Skuteczność dezynfekcji wynosi 95%.

Dezynfekcja:

Stosowane są metody fizyczne, chemiczne, mechaniczne.

a) Metody chemiczne - chlorowanie, chlorowodorowanie, zastosowanie działania soli metali ciężkich.

b) Metoda mechaniczna – filtracja przez specjalne świece (Chamberlain)

c) Metoda fizyczna - naświetlanie UV.

Metody specjalne

Specyficzne metody dezynfekcji:

1. Deodacja - eliminacja nieprzyjemnego smaku i zapachu.

2. Odgazowanie

3. Fluoryzacja

4. Zmiękczanie

5. Prasowanie

6. Ucisk

Odczynniki: Chlor gazowy, Cl - wapno, DTSGK - dwie trzecie soli podchlorynu Ca.

Chlorowanie - pozostaje normalna dawka Cl, po czym nadmiar F jest usuwany z wody.

Zapotrzebowanie na Cl - ilość ml aktywnego Cl wymagana do szybkości dezynfekcji wody.

Do dezynfekcji stosuje się chlor koherentny, pozostałość wolnego chloru wynosi 0,5-0,3 mg/l.

0,3-0,5 - ilość chloru nie zmienia znacząco właściwości organicznych wody, ale wskazuje na kompletność dezynfekcji.

Spójny Cl nie przekracza 0,8 mg / l.

Azot resztkowy 0,3-0,5 mg/l.

Wybór źródła wody

W 1948 r. GOST został przyjęty „Źródła scentralizowanego zaopatrzenia w wodę domową 27,84”

Źródła podziemne dzielą się na klasy w zależności od metod poprawy jakości wody

1. Spełnienie wszystkich wymagań SANPIN.

2. Niektóre wskaźniki mają odchylenia (napowietrzanie, filtracja, dezynfekcja).

3. Jako pierwsze mają wymagania SANPIN, ale filtracja następuje ze wstępnym osadzaniem.

Źródła powierzchniowe:

Stopień 1 - dezynfekcja, filtracja, koagulacja.

Stopień 2 - koagulacja, osadzanie, dezynfekcja.

Grade 3 - taki sam jak Grade 2, tylko z zastosowaniem wieloefektowych metod filtracji.

Zdecentralizowane lokalizacje zaopatrzenia w wodę:

Na obszarach wiejskich, jeśli istnieje źródło wód gruntowych. Wznoszone są studnie kopane lub wiercone.

Kopane studnie.

Gleba jest chroniona przed zalaniem, podmoknięciem. Ściany studni są bardziej przepuszczalne, wysokość nad powierzchnią wynosi co najmniej 80 cm Wokół studni, na głębokość 2 mi szerokość od 100 do 70, gleba jest usuwana i wypełniana gliną. Pobór wody musi być wykonany w taki sposób, aby nie doszło do zanieczyszczenia.

Wiercenie studni- wiercą ziemię, na górze instalują pompę elektryczną.

Zalety: zwiększona głębokość, ściany są nieprzepuszczalne.

Cóż, ankieta:

1. Sanitarno-epidemiologiczne (identyfikacja chorób przenoszonych przez wodę)

2. Sanitarne

Uzdatnianie wody ze studni:

Po remoncie

W obecności chorób zakaźnych

Chwilowe chlorowanie w przypadku zanieczyszczenia wód gruntowych 1,5 - 2 l/1 m studni.

Ciągły - od objętości 0,25-1 l do wlotu dodaje się 150-600 g wapna, roztwór dyfunduje w ciągu 30 dni.



Metody uzdatniania wody, za pomocą których jakość wody źródeł zaopatrzenia w wodę jest doprowadzona do wymagań SanPiN 2.1.4.2496-09 „Woda pitna. Wymagania higieniczne dotyczące jakości wody w scentralizowanych systemach zaopatrzenia w wodę pitną. Kontrola jakości. Wymagania higieniczne dotyczące zapewnienia bezpieczeństwa systemów zaopatrzenia w ciepłą wodę "zależą od jakości wody źródłowej źródeł wody i są podzielone na podstawowe i specjalne. Główne sposoby to:

Rozjaśnianie

Wybielanie

Dezynfekcja

Pod rozjaśnienie i przebarwienia rozumie się eliminację z wody zawieszonych ciał stałych i koloidów barwnych (głównie substancji humusowych). Za pomocą dezynfekcja wyeliminować czynniki zakaźne zawarte w wodzie źródła wody - bakterie, wirusy itp.

W przypadkach, gdy użycie tylko podstawowych metod nie wystarczy, użyj specjalne metody czyszczenia(odżelazianie, odfluorowanie, odsalanie itp.), a także wprowadzanie niektórych substancji niezbędnych dla organizmu człowieka - fluoryzacja, mineralizacja wód odsolonych i niskozmineralizowanych.

Jeśli chodzi o usuwanie chemikaliów, najskuteczniejszą metodą jest oczyszczanie sorpcyjne na węglu aktywnym, oczyszczanie sorpcyjne również znacząco poprawia właściwości organoleptyczne wody.

Metody dezynfekcji wody dzielą się na:

1. Chemiczny (odczynnik), do którego należą:

Chlorowanie

Ozonowanie

Wykorzystanie oligodynamicznego działania srebra

2. Fizyczne (bez odczynnika):

Wrzenie

Promieniowanie ultrafioletowe

Napromienianie promieniami gamma itp.

Ze względów technicznych i ekonomicznych chlorowanie jest główną metodą dezynfekcji wody w wodociągach. Jednak metoda ozonowania zyskuje coraz większą akceptację, a jej zastosowanie, w tym w połączeniu z chlorowaniem, ma zalety w zakresie poprawy jakości produkowanej wody.

Gdy odczynnik zawierający chlor jest wprowadzany do wody, jego główna ilość - ponad 95% zużywa się na utlenianie organicznych i łatwo utleniających się substancji nieorganicznych zawartych w wodzie, do połączenia zużywa się tylko 2-3% całkowitej ilości chloru z protoplazmą komórek bakteryjnych. Nazywa się ilość chloru, która podczas chlorowania 1 litra wody jest zużywana na utlenianie organicznych, łatwo utleniających się substancji nieorganicznych i dezynfekcję bakterii w ciągu 30 minut absorpcja chloru w wodzie... Pod koniec procesu wiązania chloru przez substancje i bakterie zawarte w wodzie woda zaczyna się pojawiać resztkowy aktywny chlor, co świadczy o zakończeniu procesu chlorowania. Obecność w wodzie dostarczanej do sieć wodociągowa, resztkowy aktywny chlor w stężeniach 0,3-0,5 mg/l jest gwarantem skuteczności dezynfekcji wody, jest niezbędnym zapobieganiem wtórnemu zanieczyszczeniu w sieci dystrybucyjnej i jest pośrednim wskaźnikiem bezpieczeństwa wody w aspekcie epidemicznym.

Całkowita ilość chloru wymagana do zaspokojenia absorpcji chloru przez wodę i zapewnienia dostępności wymaganej ilości (0,3-0,5 mg/l wolnego aktywnego chloru podczas normalnego chlorowania i 0,8-1,2 mg/l związanego aktywnego chloru podczas chlorowania z amonizacją ) nazywa się resztkowy chlor zapotrzebowanie na wodę chlorowaną.

W praktyce stosuje się uzdatnianie wody kilka metod chlorowania woda:

1. Chlorowanie w normalnych dawkach (w zależności od zapotrzebowania na chlor)

2. Chlorowanie z preamonizacją itp.

3. Hiperchlorowanie (dawka chloru wyraźnie przekracza zapotrzebowanie na chlor).

Proces dezynfekcji jest zwykle ostatnim etapem schematów uzdatniania wody w wodociągach, jednak w niektórych przypadkach przy znacznym zanieczyszczeniu wód źródłowych stosuje się podwójne chlorowanie – przed i po klarowaniu i przebarwieniu. Aby zmniejszyć dawkę chloru podczas końcowego chlorowania, bardzo obiecujące jest połączenie chlorowania z ozonowaniem.

Chlorowanie z preamonizacją... W metodzie tej oprócz chloru do wody wprowadzany jest również amoniak, w wyniku którego powstają chloraminy. Ta metoda służy do usprawnienia procesu chlorowania:

Jeśli konieczne jest transportowanie wody rurociągami na duże odległości, ponieważ resztkowy chlor związany (chloramina) zapewnia dłuższe działanie bakteriobójcze niż wolny;

Gdy w wodzie źródłowej zawarte są fenole, które w interakcji z wolnym chlorem tworzą związki chlorofenolowe, nadając wodzie ostry, apteczny zapach. Chlorowanie z preamonizacją prowadzi do powstania chloramin, które ze względu na niższy potencjał redoks nie reagują z fenolami, dlatego nie powstają obce zapachy. Jednak ze względu na słabsze działanie chloru chloraminy, jego resztkowa ilość w wodzie powinna być wyższa niż wolna i wynosić co najmniej 0,8-1,2 mg/l.

Ozonowanie to skuteczna metoda odczynnikowa do dezynfekcji wody. Będąc silnym utleniaczem, ozon uszkadza ważne enzymy mikroorganizmów i powoduje ich śmierć. Zaletą ozonowania jest to, że metoda ta poprawia smak i kolor wody. Ozonowanie nie wpływa negatywnie na skład mineralny i pH wody. Nadmiar ozonu jest przekształcany w tlen, dzięki czemu resztkowy ozon nie jest szkodliwy dla organizmu człowieka. Ozonowanie odbywa się za pomocą specjalnych urządzeń - ozonatorów, kontrola nad procesem ozonowania jest mniej skomplikowana, ponieważ efekt nie zależy od temperatury i pH wody.

Od grudnia 2007 roku w Petersburgu wdrożono kompleksową technologię dezynfekcji wody pitnej z wykorzystaniem promieniowania ultrafioletowego, połączenie wysokiego efektu dezynfekcji i bezpieczeństwa dla zdrowia publicznego. Obliczony przez Instytut Problemów Medycznych i Biologicznych oraz Oceny Ryzyka Zdrowia efekt ekonomiczny i zapobiegnięty uszczerbkowi na zdrowiu ludności w jego wyniku wyniósł 742 mln rubli.

Ze względu na to, że tylko 1-2% (do 5 litrów dziennie) osoba przeznacza na potrzeby pitne, w ostatnim okresie planowane jest opracowanie i wprowadzenie dwóch standardów higienicznych dla wody wodociągowej i pitnej – „Woda jest bezpieczna dla populacji” oraz „Woda o podwyższonej jakości – przydatna dla osoby dorosłej, fizjologicznie kompletna”.

Pierwszy standard zapewni gwarantowane bezpieczeństwo wody w scentralizowanych systemach zaopatrzenia w wodę.

Druga norma ustanowi specyficzne wymagania dla „absolutnie zdrowej wody” w całej jej różnorodności dobroczynnego wpływu na organizm ludzki. Istnieje wiele możliwości zapewnienia konsumentom lepszej jakości wody:

Produkcja wody butelkowanej

· Urządzenie lokalnych autonomicznych systemów do dodatkowego uzdatniania i korekty jakości wody.

TEMAT 11. FIZJOLOGIA PRACY FIZYCZNEJ I PSYCHICZNEJ. OCENA HIGIENICZNA CIĘŻKOŚCI I SIŁY PROCESU PRACY

TEMAT 12. OCENA HIGIENICZNA CZYNNIKÓW FIZYCZNYCH ŚRODOWISKA PRODUKCYJNEGO, ZASADY ICH REGULACJI HIGIENICZNEJ. ZAPOBIEGANIE CHOROBOM ZAWODOWYM SPOWODOWANYM CZYNNIKAMI FIZYCZNYMI

TEMAT 13. OCENA HIGIENICZNA CZYNNIKÓW CHEMICZNYCH I BIOLOGICZNYCH ŚRODOWISKA PRODUKCYJNEGO, ZASADY ICH NORMALIZACJI HIGIENICZNEJ. ZAPOBIEGANIE CHOROBOM ZAWODOWYM SPOWODOWANYM CZYNNIKAMI CHEMICZNYMI I BIOLOGICZNYMI

TEMAT 14. OCENA HIGIENICZNA BUDYNKU, PLANOWANIA I FUNKCJONOWANIA ORGANIZACJI FARMACEUTYCZNYCH (APTEKI)

TEMAT 15. WYMOGI HIGIENICZNE DOTYCZĄCE WARUNKÓW PRACY PRACOWNIKÓW FARMACEUTY

TEMAT 16. OCENA HIGIENICZNA ROZWOJU, PLANOWANIA I SPOSOBU DZIAŁANIA HURTOWYCH ORGANIZACJI FARMACEUTYCZNYCH (MAGAZYNÓW FARMACEUTYCZNYCH) ORAZ LABORATORIÓW KONTROLNO-ANALITYCZNYCH

TEMAT 6. METODY POPRAWY JAKOŚCI WODY

TEMAT 6. METODY POPRAWY JAKOŚCI WODY

Cel lekcji:Poznanie metod oczyszczania i dezynfekcji wody, nauczenie się przeprowadzania próbnej koagulacji i próbnego chlorowania wody.

Przygotowując się do lekcji, uczniowie powinni przepracować następujące elementy pytania teoretyczne.

1. Metody oczyszczania wody: a) fizyczne (sedymentacja, filtracja); rozmieszczenie osadników poziomych i pionowych; b) chemiczny (koagulacja); schematy urządzeń do uzdatniania wody na obszarach miejskich i wiejskich.

2. Metody dezynfekcji wody: a) fizyczne (bezodczynnikowe); b) chemiczny (odczynnik). Ich ocena higieniczna.

3. Chlorowanie wody. Pojęcie zapotrzebowania na chlor, absorpcja chloru i chlor resztkowy.

4. Metody chlorowania wody: a) chlorowanie normalnymi dawkami chloru; b) chlorowanie z dozowaniem chloru przed i po przerwie; c) chlorowanie z preamonizacją; d) nadmierne chlorowanie.

5. Specjalne metody poprawy jakości wody pitnej.

Po opanowaniu tematu uczeń powinien wiedzieć:

Metody poprawy jakości wody (przeprowadzenie próbnego chlorowania, dezynfekcja wody przy użyciu różne sposoby chlorowanie);

być w stanie:

Ocenić wykonalność i skuteczność metod poprawy jakości wody;

Wykorzystaj główne dokumenty regulacyjne i źródła informacji o charakterze referencyjnym do opracowania zaleceń higienicznych dotyczących stosowania schematu oczyszczania wody przeznaczonego do użytku domowego i pitnego oraz niezbędnych metod uzdatniania wody, biorąc pod uwagę jakość wody w źródło, jego stan sanitarny i teren wokół niego.

Materiał do nauki do wykonania zadania

Wykorzystanie naturalnych wód otwartych zbiorników do zaopatrzenia w wodę użytkową i pitną wymaga wstępnej poprawy właściwości wody i jej dezynfekcji. Sposoby na poprawę jakości wody pitnej obejmują metody oczyszczanie wody, poprawa właściwości organoleptycznych wody i metody jego dezynfekcja, którego celem jest zniszczenie drobnoustrojów chorobotwórczych, tj. zapewnienie bezpieczeństwa epidemiologicznego wody.

W stacjach uzdatniania wody stosowane są fizyczne (sedymentacja i filtracja) i chemiczne (koagulacja) metody oczyszczania wody. Pozwalają uwolnić wodę od zawieszonych cząstek, związków humusowych, jaj robaków, częściowo od mikroorganizmów, od nadmiaru soli, substancji chemicznych i radioaktywnych oraz śmierdzących gazów. W celu przyspieszenia procesu klarowania i odbarwiania w wodociągach często stosuje się wstępne chemiczne uzdatnianie wody koagulantami (siarczan glinu - Al2 (SO4) 3, chlorek żelaza - FeCl3, siarczan żelaza - FeSO4) oraz flokulantami, które tworzą roztwór koloidalny tlenek glinu w reakcji z wodorowęglanem wody, który dalej koaguluje tworząc płatki:

A1 2 (SO 4) 3 + Ca (HCO 3) 2 → 2A1 (OH) 3 + 3CaSO 4 + 6CO 2.

Procesowi sedymentacji towarzyszy adsorpcja zanieczyszczeń organicznych, mikroorganizmów, jaj robaków itp. Jako flokulanty stosuje się rozpuszczalne w wodzie związki wielkocząsteczkowe, takie jak poliakrylamid. Efekt koagulacji zależy od twardości wodorowęglanowej wody i dawki koagulantu. Przy niewystarczającej ilości koagulantu nie osiąga się całkowitego oczyszczenia wody, a przy nadmiarze woda nabiera kwaśnego smaku i możliwe jest wtórne tworzenie płatków. Proces koagulacji przebiega z powodzeniem przy temperaturze wody nie wyższej niż 5°C i twardości wodorowęglanowej co najmniej 4-7°. Filtracja to proces pełniejszego uwalniania wody z zawieszonych cząstek poprzez przepuszczenie jej przez drobnoporowaty materiał filtrujący (piasek).

Dezynfekcja wody

Do dezynfekcji wody w rurociągach stosuje się różne metody fizyczne i chemiczne. Metody chemiczne (odczynnikowe) obejmują chlorowanie, ozonowanie i uzdatnianie wody jonami srebra. Najpopularniejszą dotychczas metodą jest uzdatnianie wody związkami chloru: gazowy chlor Cl2, dwutlenek chloru ClO2, wybielacz Ca (OC1) 2 . CaO . H2O, podchloryn wapnia Ca (OC1) 2, chloraminy. We wszystkich przypadkach, gdy te związki zawierające chlor wchodzą w kontakt z wodą, uwalniany jest kwas podchlorawy HOC1, który częściowo dysocjuje w wodzie z uwolnieniem podchlorytionu OC1 - i chlorionu C1 -:

C1 2 + H2O → HOC1 + HCl;

HOC1 → OC1 - + H +; OCl- → Cl- + O.

Działanie dezynfekujące wywierają jon podchlorynowy OC1 i niezdysocjowany kwas podchlorawy i są uważane za „aktywny chlor”. Działanie bakteriobójcze aktywnego chloru jest związane z jego działaniem oksydacyjnym na enzymy komórkowe tworzące komórkę bakteryjną, a przede wszystkim na grupy SH ściany komórkowej bakterii, które regulują procesy oddychania i rozmnażania. Podczas dezynfekcji wody chlorem można stosować różne metody chlorowania wody: chlorowanie normalne (chlorowanie zgodnie z zapotrzebowaniem na chlor), chlorowanie z preamonizacją, chlorowanie z uwzględnieniem punktu załamania, nadmierne chlorowanie. W dużych rurociągach wodnych do chlorowania wykorzystywany jest gazowy chlor, dostarczany w stalowych butlach lub zbiornikach w postaci skroplonej. Zazwyczaj stosuje się normalną metodę chlorowania, tj. metoda chlorowania oparta na zapotrzebowaniu na chlor. Ważne jest, aby wybrać dawkę, która zapewni niezawodną dezynfekcję. Po wprowadzeniu do wody odczynnika zawierającego chlor, jego główna ilość (ponad 95%) jest przeznaczana na utlenianie organicznych i łatwo utlenialnych (sole żelaza i manganu) substancji nieorganicznych zawartych w wodzie i 2-3% całości ilość chloru ze względu na jego działanie bakteriobójcze. Ilość aktywnego chloru w miligramach, który podczas chlorowania wody oddziałuje z substancjami organicznymi i niektórymi solami, a także przechodzi do utleniania i dezynfekcji mikroorganizmów w 1 litrze wody przez 30 minut, tzw.

jest absorpcja chloru. Absorpcję chloru w wodzie określa się doświadczalnie, przeprowadzając próbne chlorowanie, gdyż jego ilość zależy od stopnia zanieczyszczenia wody. Pojawienie się resztkowego aktywnego chloru w wodzie wskazuje na zakończenie procesu chlorowania wody i służy jako pośredni wskaźnik jej bezpieczeństwa epidemiologicznego. Obecność resztkowego aktywnego chloru w stężeniach 0,3-0,5 mg/l jest gwarancją skutecznej dezynfekcji. Ponadto obecność resztkowego chloru jest konieczna, aby zapobiec wtórnemu zanieczyszczeniu wody w sieci wodociągowej. Zapotrzebowanie wody na chlor to całkowita ilość aktywnego chloru w miligramach, która zapewnia wystarczający efekt dezynfekcji wody i jest określona przez absorpcję chloru przez wodę i obecność resztkowej ilości aktywnego chloru (0,3-0,5 mg/l) w wodzie. Chlorowanie wody metodą normalnego chlorowania jest najbardziej odpowiednie do scentralizowanego zaopatrzenia w wodę, ponieważ niewielkie ilości resztkowego chloru nie zmieniają właściwości organoleptycznych wody (smak i zapach) i nie wymagają późniejszej odchlorowania.

Chlorowanie z preamonizacją służy do dezynfekcji wody zanieczyszczonej ściekami przemysłowymi z obecnością fenolu i innych związków organicznych zawierających fenol, które w reakcji z wolnym chlorem tworzą chlorofenole, które nawet w śladowych ilościach nadają silny farmaceutyczny zapach woda. Dzięki tej metodzie woda jest najpierw uzdatniana roztworem amoniaku, a po 0,5-2 minutach jest chlorowana, co powoduje powstawanie chloramin, które nie mają nieprzyjemnych zapachów. Resztkowa ilość aktywnego chloru w wodzie po dezynfekcji chloraminami, ze względu na słabsze działanie chloru chloraminy, powinna być wyższa niż wolna i wynosić co najmniej 0,8-1,2 mg/l.

Jeżeli niemożliwe jest doświadczalne określenie absorpcji chloru przez wodę, stosuje się metodę nadmiernego chlorowania. Ponowne chlorowanie prowadzi się nadmiernymi dawkami środka chlorującego na podstawie oceny rodzaju i stanu źródła zaopatrzenia w wodę, jakości uzdatniania wody oraz sytuacji epidemicznej na ograniczonym obszarze wokół źródła zaopatrzenia w wodę. Dezynfekcja wody zwiększonymi dawkami chloru stosowana jest zwykle w warunkach polowych, zwłaszcza w przypadku niezadowalających właściwości organoleptycznych wody lub niekorzystnych warunków sanitarno-topograficznych

stan terytorium wokół źródła wody, a także w przypadku występowania chorób zakaźnych na tym obszarze. Dawkę aktywnego chloru do transchlorowania dobiera się tak, aby celowo przekroczyć absorpcję chloru przez wodę i zapewnić nadmiar resztkowego chloru. Skraca to czas kontaktu chloru z wodą do 10-15 minut latem i do 30 minut zimą. Do dezynfekcji wody większymi dawkami względnie czystej wody zwykle dobiera się dawkę aktywnego chloru około 5-10 mg/l, dla bardziej zanieczyszczonych wód o wysokim zabarwieniu i małej przezroczystości stosuje się dawkę 10-20 mg/l, przy silnym zanieczyszczeniu wody i niezadowalających warunkach sanitarnych - w sytuacji epidemii stosuje się dawki 20-30 mg/l i wyższe.

Nadchlorowanie służy do dezynfekcji studni kopalnianych w przypadku pojawienia się infekcji jelitowych na zaludnionym terenie, przedostania się ścieków, kału, zwłok zwierząt itp. do wody studni lub jako środek zapobiegawczy na końcu budowy studni, po czyszczeniu lub naprawie. W tym celu stosuje się zwykle 100-150 mg aktywnego chloru na 1 litr wody, a następnie miesza się i sedymentuje przez 1,5-2-6 godzin i wypompowuje wodę, aż zniknie ostry zapach chloru. Podczas dezynfekcji wody metodą nadchlorowania zwykle stosuje się wybielacz, którego wymaganą ilość oblicza się na podstawie planowanej dawki aktywnego chloru i procentu aktywnego chloru w wybielaczu. Ponieważ zawartość chloru resztkowego podczas transchlorowania może znacznie przekroczyć dopuszczalne dawki, a woda nabiera nieprzyjemnego smaku i zapachu, konieczne jest usunięcie nadmiaru chloru, tj. odchlorować wodę. W tym celu zwykle stosuje się 0,01 n. roztwór podsiarczynu sodu lub filtracja wody przez węgiel aktywny.

Wadami metody chlorowania są pogorszenie właściwości organoleptycznych wody, powstawanie w wodzie substancji toksycznych (związków chloroorganicznych, dioksyn, chlorofenoli), długi czas reakcji wody z chlorem oraz trudności w doborze dawki podczas chlorowania przy normalnych dawkach. Ponadto działanie bakteriobójcze odczynników chemicznych nie dotyczy wszystkich form mikroorganizmów. Jednak wysoka wydajność i niezawodność technologiczna sprawiają, że metoda chlorowania jest najbardziej rozpowszechniona w praktyce dezynfekcji wody pitnej zarówno w naszym kraju, jak i za granicą.

Jony srebra mają wyraźny efekt bakteriostatyczny. Wprowadzenie nawet niewielkiej ilości jonów srebra prowadzi do inaktywacji enzymów protoplazmy komórek bakteryjnych (efekt oligodynamiczny), utraty zdolności do reprodukcji i stopniowej śmierci. Srebrzenie wody można przeprowadzić na różne sposoby: filtrując wodę przez piasek potraktowany solami srebra; elektroliza wody srebrną anodą przez 2 h, która prowadzi do przejścia kationów srebra w wodę. Zaletą metody jest długotrwałe przechowywanie srebrzonej wody. Ze względu na wysoki koszt srebro jest używane do dezynfekcji i konserwacji niewielkich ilości wody pitnej w autonomicznych systemach podtrzymywania życia. Metoda nie jest stosowana do wody o dużej zawartości zawieszonej materii organicznej i jonów chloru. Ozonowanie polega na utlenianiu substancji organicznych i innych zanieczyszczeń wody ozonem O 3, który jest silnym utleniaczem. Właściwości bakteriobójcze ozonu wynikają z obecności w wodzie tlenu atomowego i wolnych krótkożyciowych rodników oraz OH, które powstają podczas rozkładu ozonu w wodzie. Ozon szczątkowy w wodzie (0,1-0,3 mg/l) jest wskaźnikiem efektywności ozonowania. Zaletą metody jest to, że ozon poprawia właściwości organoleptyczne wody i zapewnia niezawodną dezynfekcję wody przy krótkim czasie kontaktu – do 10 minut. Jednak wysoka energochłonność procesu produkcji ozonu komplikuje powszechne wprowadzenie tej metody.

Fizyczne (bezodczynnikowe) metody dezynfekcji wody: gotowanie, obróbka promieniowaniem ultrafioletowym (UV), ekspozycja na fale ultradźwiękowe, prądy wysokiej częstotliwości, promienie gamma- stosuje się w zależności od konkretnych celów i warunków uzdatniania wody. Metody dezynfekcji bezodczynnikowej mają przewagę nad odczynnikowymi: nie zmieniają składu chemicznego wody i nie prowadzą do powstawania substancji toksycznych, nie pogarszają właściwości organoleptycznych, mają szerokie działanie bakteriobójcze, ponieważ działają bezpośrednio na struktura mikroorganizmów.

W wodociągach najszerzej stosowana jest metoda dezynfekcji wody promieniami ultrafioletowymi o długości fali 200-275 nm; maksymalne działanie bakteriobójcze promieni UV mieści się w zakresie długości fali 260 nm. Naświetlanie UV wody powoduje szybką śmierć form wegetatywnych, wirusów, zarodników drobnoustrojów, w tym odpornych na chlor.

W przypadku lokalnych wodociągów gotowanie jest najbardziej niezawodną metodą dezynfekcji wody. W wyniku gotowania przez 3-5 minut wszystkie drobnoustroje obecne w wodzie giną, a po 30 minutach woda staje się całkowicie sterylna (zarodniki pałeczek giną).

Ze względu na wysoką mineralizację, stosuje się specjalne metody poprawy jakości wody, zwykle ze źródeł podziemnych, w celu usunięcia z niej niektórych związków chemicznych i częściowej poprawy jej właściwości organoleptycznych. Specjalne metody uzdatniania wody pitnej obejmują: dezodoryzację, zmiękczanie, odsalanie, odżelazianie, dekontaminację i szereg innych. Dezodoryzację (eliminację nieprzyjemnych zapachów) uzyskuje się poprzez uzdatnianie wody utleniaczami (ozonowanie, duże dawki chloru, nadmanganianu potasu) lub filtrację przez węgiel aktywny. Zmiękczanie twardej wody (powyżej 20 stopni twardości) uzyskuje się poprzez filtrację przez żywice jonowymienne obciążone kationitami (filtr kationitowy) do wymiany kationów lub anionitami (filtr anionitowy) do wymiany anionów. W rezultacie jony wapnia Ca 2 + i magnezu Mg 2 + są wymieniane na jony wodorowe H + lub sodu Na +. Odsalanie wody zawierającej nadmiar soli mineralnych (np. woda morska lub wody w rejonach o dużym zasoleniu gleby), odbywa się poprzez przefiltrowanie jej najpierw przez wymieniacz kationowy, a następnie przez wymieniacz anionowy, co pozwala na uwolnienie wody od wszystkich rozpuszczonych w niej soli. Ponadto stosuje się destylację, a następnie dodanie soli wapiennych do normalnego stężenia charakterystycznego dla wody pitnej, odparowanie, a następnie kondensację, zamrażanie i elektrodializę. Odżelazianie wody zawierającej jony żelaza w stężeniu przekraczającym MPC (0,3 mg/l) odbywa się dzięki jej napowietrzeniu poprzez rozpylanie wody w specjalnych urządzeniach - wieżach chłodniczych. Metoda opiera się na utlenianiu rozpuszczalnych soli żelaza i powstawaniu nierozpuszczalnego w wodzie hydratu tlenku żelaza Fe (OH) 3, który następnie wytrąca się w osadzie i jest zatrzymywany na filtrze. Redukcja zawartości substancji promieniotwórczych w wodzie (dekontaminacja) odbywa się głównymi metodami jej oczyszczania, przy wyższym stopniu zanieczyszczenia radionuklidami woda jest filtrowana przez żywice jonowymienne.

Praca laboratoryjna „Oznaczenie dawki koagulantu w próbce wody, przeprowadzenie próbnego chlorowania wody w celu określenia zapotrzebowania na chlor, absorpcji chloru oraz ilości chloru resztkowego”

Zadania studenckie

1. Określ twardość wodorowęglanową próbki wody i, jeśli to konieczne, dodaj do wody roztwór sody.

2. Określ dawkę koagulanta wymaganą do klarowania tej próbki wody; obliczyć dawkę koagulanta na 1 litr wody.

3. Określ zawartość aktywnego chloru w suchym wybielaczu.

4. Określ „normalną” dawkę chloru do dezynfekcji próbki wody testowej; obliczyć absorpcję chloru i zapotrzebowanie wody na chlor.

5. Rozwiąż sytuacyjny problem doboru dawki aktywnego chloru i obliczenia ilości wybielacza do dezynfekcji wody źródłowej metodą nadmiernego chlorowania.

Metoda pracy

Określenie dawki koagulantu

Dawka koagulantu (siarczanu glinu) wymagana do skutecznego oczyszczania wody zależy od twardości wodorowęglanowej wody, czyli zawartości wodorowęglanów wapnia Ca (HCO 3) 2 i magnezu Mg (HCO 3) 2, ponieważ siarczan glinu jest częściowo zużywane do reakcji z tymi związkami. Dlatego warunek konieczny wybór skutecznej dawki koagulantu to wstępne określenie twardości wody w przeliczeniu na wodorowęglany. I etap: oznaczanie twardości wodorowęglanowej wody Oznaczanie twardości wodorowęglanowej wody opiera się na oddziaływaniu kwasu solnego z wodorowęglanami wapnia i magnezu według reakcji:

HC1 + Ca (HCO 3) 2 → CaC1 2 + H 2 O + CO 2

Do kolby wlać 100 ml wody testowej, 3 krople 0,15% roztworu oranżu metylowego i miareczkować 0,1 N. roztwór HC1 aż do pojawienia się lekko różowego zabarwienia. Liczbę mililitrów HC1 użytych do miareczkowania należy pomnożyć przez 2,8, aby uzyskać wartość

twardość wodorowęglanu w stopniach. Jeżeli twardość wody jest wyższa niż 4 Ω, można przystąpić do doboru wymaganej dawki koagulantu. Przy twardości wody wodorowęglanowej poniżej 4? przed próbną koagulacją należy dodać do wody 1% roztwór sody w ilości równej połowie dawki koagulanta (1,0; 1,5; i 2,0 ml).

II etap:dobór wymaganej dawki koagulantu

Wlej 200 ml mętnej wody do 3 szklanek. Dodać 2 ml do pierwszej szklanki, 3 ml do drugiej i 4 ml 1% roztworu tlenku glinu - Al2 (SO4) 3 do trzeciej. Zawartość szklanek wymieszać szklaną bagietką i przez 10 minut obserwować charakter flokulacji. Zlewka jest wybierana z najniższą dawką koagulantu, co powoduje szybkie tworzenie się i osadzanie płatków w ciągu 10 minut. Jeśli proces przebiega zbyt szybko we wszystkich szklankach (mniej niż 5 minut) i duże płatki nie mają czasu na uformowanie się, należy przeprowadzić drugie badanie z mniejszą ilością tlenku glinu. W przypadku braku zauważalnej koagulacji we wszystkich szkłach, doświadczenie należy powtórzyć z dużymi dawkami koagulantu.

Przykład obliczenia dawki koagulantu: jeśli koagulację najlepiej przeprowadzić w drugiej szklance, w której 3 ml 1% roztworu tlenku glinu dodano do 200 ml wody, to koagulacja 1 litra wody będzie wymagała 3 ml. 5 = 15 ml 1% roztworu. Ponieważ 1 ml 1% roztworu zawiera 0,01 g substancji, odpowiada to 0,15 g tlenku glinu na 1 litr wody (0,01 g. 15 ml = 0,15 g).

Dezynfekcja wody przez chlorowanie

I etap:oznaczanie aktywnego chloru w wybielaczu Związek ten jest produkowany z zawartością 32-35% aktywnego chloru. Przechowywany pod wpływem wilgoci, światła słonecznego i wysoka temperatura zmniejsza się zawartość aktywnego chloru w wybielaczu. Do dezynfekcji wody dopuszcza się stosowanie wybielacza o zawartości co najmniej 25% aktywnego chloru, dlatego przed użyciem należy określić w nim zawartość aktywnego chloru. Zasada oznaczania aktywnego chloru opiera się na zdolności chloru do wypierania jodu z roztworów jodku potasu.

Ca (OC1) 2 + 4KI + 4HC1 → CaCl 2 + 4KS1 + 2H 2 O + 2I 2.

Uwolnienie jodu do roztworu w wystarczających ilościach zabarwia go na brązowo, w małych ilościach, co następuje, gdy

nieznaczne stężenie aktywnego chloru w wybielaczu, - w lekko żółtym kolorze. Dodatek skrobi do roztworu zawierającego wolny jod powoduje jego zabarwienie na niebiesko, co może służyć jako jakościowy wskaźnik obecności aktywnego chloru w wybielaczu. Uwolniony jod miareczkuje się podsiarczynem sodu Na2S2O3 w obecności skrobi do zaniku barwy roztworu. Reakcja przebiega zgodnie z równaniem:

I 2 + 2Na2S 2 O 3 → Na2S 4 O 6 + 2NaI.

Najpierw musisz przygotować 1% roztwór wybielacza. W tym celu rozpuścić 1 g wybielacza w moździerzu po dokładnym zmieleniu w niewielkiej ilości wody destylowanej, następnie wlać do kolby miarowej i doprowadzić do objętości 100 ml. Dokładnie wymieszaj roztwór i pozostaw na 10 minut do sklarowania. Do kolby wlać 50 ml wody destylowanej, 5 ml przygotowanego 1% klarowanego roztworu wybielacza, 5 ml 5% roztworu jodku potasu i 1 ml kwasu solnego w rozcieńczeniu 1:3. Ponownie wymieszaj roztwór. W wyniku reakcji chloru, wybielacza i jodku potasu uwalniana jest pewna ilość jodu, równoważna zawartości chloru. Miareczkować jod 0,01 N. roztworem podsiarczynu sodu do lekko żółtego zabarwienia, następnie dodać 1 ml 1% roztworu skrobi i miareczkować do zniknięcia niebieskiego zabarwienia. Zanotuj całkowitą liczbę mililitrów podsiarczynu użytego do miareczkowania.

Obliczanie procentu aktywnego chloru przeprowadzono biorąc pod uwagę fakt, że 1 ml 0,01 N. roztwór podsiarczynu odpowiada 0,355 mg aktywnego chloru.

Przykład obliczenia zawartości procentowej aktywnego chloru w wybielaczu. Miareczkowanie 5 ml 1% roztworu wybielacza osiągnęło 34,2 ml 0,01 N. roztwór podsiarczynu sodu. 5 ml 1% roztworu wybielacza zawiera:

34,2 0,355 = 12,4 mg aktywnego chloru,

a w 1 ml - 12,4: 5 = 2,428 mg, czyli 0,0024 g aktywnego chloru.

Ponieważ 1 ml 1% wybielacza zawiera 0,01 g suchej masy, procent aktywnego chloru w suchym wybielaczu oblicza się z proporcji:

0,01 g wapno suche - 0,0024 g aktywnego chloru;

100 gramów wapno suche - X g aktywnego chloru,

zatem: X = 100 0,0024 / 0,01 = 24%.

II etap:określenie dawki chloru do normalnego chlorowania wody (chlorowanie wg zapotrzebowania na chlor)

Przy dezynfekcji wody normalnymi dawkami chloru bardzo ważny jest właściwy dobór tej dawki. Aby to zrobić, konieczne jest pobranie takiej ilości związku zawierającego chlor (na przykład wybielacza), który jest w stanie zapewnić dobry efekt bakteriobójczy i obecność 0,3-0,5 mg / l resztkowego chloru w wodzie po 30 minutowym kontakcie wody z chlorem latem i 1-2 godzinnym zimą.

Dawkę związku zawierającego aktywny chlor (w tym doświadczeniu wybielacz) wymaganą do dezynfekcji 1 litra wody ustala się przez eksperymentalne chlorowanie wody, a następnie kontrolne oznaczenie w niej resztkowego chloru. Eksperymentalne oznaczanie absorpcji chloru przez wodę opiera się na tych samych reakcjach chemicznych, jak w przypadku oznaczania stężenia aktywnego chloru w wybielaczu. Ocenę skuteczności chlorowania przeprowadza się na podstawie resztkowej zawartości aktywnego chloru, który musi być obecny w wodzie po 30 minutach kontaktu z chlorem. Kwota ta jest ustalana empirycznie. Wlej 200 ml wody do 3 szklanek. Do każdej szklanki ostrożnie wytarowaną pipetą, której 1 ml zawiera 20 kropli roztworu, dodać 1% roztwór wybielacza z pewnym procentem aktywnego chloru: w pierwszej szklance - 2, w drugiej - 4, a w trzeciej - 6 kropli. Następnie dokładnie wymieszaj i pozostaw na 30 minut. W tym czasie materia organiczna i ciała drobnoustrojów ulegają utlenianiu. Po 30 minutach przystąp do oznaczania resztkowego chloru. Do każdej z trzech szklanek dodać 5 ml 5% roztworu jodku potasu KI, 1 ml wodnego roztworu kwasu solnego HCl (1:3) i 1 ml 1% roztworu skrobi. Wymieszaj zawartość szklanek i zwróć uwagę na pojawienie się niebieskiego koloru, co wskazuje na obecność resztkowego chloru w wodzie. Na podstawie ilości wybielacza wprowadzonego do szkła, gdzie pojawiło się najmniej intensywne zabarwienie, obliczyć w przybliżeniu dawkę 1% roztworu wybielacza potrzebną do normalnego chlorowania w mililitrach lub gramach suchej masy. Brak niebieskiego zabarwienia świadczy o braku resztkowego chloru, co wskazuje na niewystarczającą ilość chloru dla danej próbki wody, która jest całkowicie zużywana do dezynfekcji.

Podczas używania wody do celów pitnych i domowych należy wykluczyć jej niekorzystny wpływ na organizm w postaci chorób zakaźnych i niezakaźnych, dlatego wymagania dotyczące wody należy ograniczyć do następujących:

1. Woda musi spełniać wymagania ludności pod względem właściwości organoleptycznych.

Wykorzystanie wód naturalnych zbiorników otwartych, a niekiedy wód podziemnych do celów zaopatrzenia w wodę użytkową i pitną jest praktycznie niemożliwe bez wstępnej poprawy właściwości wody i jej dezynfekcji.

Aby poprawić jakość wody, stosuje się następujące: metody:

1) czyszczenie - usuwanie zawieszonych cząstek;

2) dekontaminacja – niszczenie mikroorganizmów;

3) specjalne metody poprawy właściwości organoleptycznych wody, zmiękczania, usuwania niektórych chemikaliów, fluoryzacji itp.

Oczyszczanie wody. Czyszczenie to ważny krok w wspólny kompleks metody poprawy jakości wody, gdyż poprawia jej właściwości fizyczne i organoleptyczne. Jednocześnie w procesie usuwania zawieszonych cząstek z wody usuwana jest również znaczna część drobnoustrojów. Czyszczenie jest przeprowadzane metody mechaniczne (osiadanie), fizyczne (filtracja) i chemiczne (koagulacja).

Podtrzymywanie, w którym następuje klarowanie i częściowe przebarwienie wody, odbywa się w specjalnych konstrukcjach - zbiornikach sedymentacyjnych. Proces osiadania w nich trwa 2-8 godzin, jednak najmniejsze cząsteczki, w tym znaczna część drobnoustrojów, nie mają czasu na osiadanie. Dlatego sedymentacji nie można uznać za główną metodę oczyszczania wody.

Filtrowanie- proces pełniejszego uwalniania wody z zawieszonych cząstek. Woda przepuszczana jest przez drobno porowaty materiał filtracyjny, najczęściej przez piasek. Przefiltrowana woda pozostawia zawieszone cząstki na powierzchni iw głębi materiału filtracyjnego. W wodociągach filtrację stosuje się po koagulacji.

Obecnie stosowane są filtry kwarcowo-antracytowe, które znacznie zwiększają szybkość filtracji.

Koagulacja to chemiczna metoda oczyszczania wody. Pozwala na uwolnienie wody od zanieczyszczeń w postaci zawieszonych cząstek, których nie można usunąć przez sedymentację i filtrację. Istotą koagulacji jest dodanie do wody substancji chemicznej - koagulantu zdolnego do reagowania z zawartymi w niej wodorowęglanami. W wyniku tej reakcji powstają duże, raczej ciężkie płatki. Osiadając na skutek własnej ciężkości, przenoszą w zawiesinie cząstki zanieczyszczeń w wodzie. Przyczynia się to do dość szybkiego oczyszczania wody. Dzięki temu procesowi woda staje się przezroczysta, poprawia się wskaźnik koloru.

Jako koagulant stosuje się siarczan glinu, który tworzy duże płatki hydratu tlenku glinu z wodorowęglanami wody.

Dezynfekcja.

Niszczenie mikroorganizmów jest ostatnim, ostatnim etapem uzdatniania wody, zapewniającym jej bezpieczeństwo epidemiologiczne. Do dezynfekcji wody są używane metody chemiczne (odczynnikowe) i fizyczne (bezodczynnikowe) .

Chemiczny Metody dezynfekcji (odczynnikowej) polegają na dodawaniu do wody różnych substancji chemicznych, które powodują śmierć mikroorganizmów znajdujących się w wodzie. Te metody są dość skuteczne. Jako odczynniki można stosować różne silne utleniacze: chlor i jego związki, ozon, jod, nadmanganian potasu, niektóre sole metali ciężkich, srebro.

W praktyce sanitarnej chlorowanie jest najbardziej niezawodną i sprawdzoną metodą dezynfekcji wody. W wodociągach wytwarzany jest przy użyciu chloru gazowego i roztworów wybielacza.

Proces chlorowania zależy od odporności mikroorganizmów. Najbardziej odporne są zarodniki. Wśród tych bez zarodników stosunek do chloru jest inny, na przykład pałeczka duru brzusznego jest mniej stabilna niż pałeczka paratyfusu itp. Ważna jest masywność skażenia mikrobiologicznego: im wyższa, tym więcej chloru jest potrzebne do dezynfekcji woda. Skuteczność dezynfekcji zależy od aktywności zastosowanych preparatów zawierających chlor. W związku z tym chlor gazowy jest skuteczniejszy niż wybielacz.

Skład wody ma duży wpływ na proces chlorowania; proces ulega spowolnieniu w obecności dużej ilości materii organicznej, ponieważ na ich utlenianie zużywa się większą ilość chloru i przy niskich temperaturach wody. Im wyższa dawka chloru i im dłuższy kontakt z wodą, tym większy efekt odkażający.

W celu uzyskania pełnego efektu bakteriobójczego określa się optymalną dawkę chloru, na którą składa się ilość aktywnego chloru niezbędna do:

a) zniszczenie mikroorganizmów;

b) utlenianie substancji organicznych, a także ilość chloru, która musi pozostać w wodzie po chlorowaniu, aby służyć jako wskaźnik niezawodności chlorowania.

Ta kwota nazywa się aktywny chlor resztkowy ... Jego norma wynosi 0,3-0,5 mg / l. Przy dawkach powyżej 0,5 mg/l woda nabiera nieprzyjemnego specyficznego zapachu chloru.

Ozonowanie należy do chemicznych metod dezynfekcji wody. Ozon jest związkiem niestabilnym. W wodzie rozkłada się z wytworzeniem tlenu cząsteczkowego i atomowego, co wiąże się z silną zdolnością utleniania ozonu. W procesie jego rozkładu powstają wolne rodniki OH i HO 2, które mają wyraźne właściwości utleniające. Ozon ma wysoki potencjał redoks, więc jego reakcja z substancjami organicznymi w wodzie jest pełniejsza niż chlor. Mechanizm działania dezynfekującego ozonu jest podobny do działania chloru: będąc silnym środkiem utleniającym, ozon uszkadza ważne enzymy mikroorganizmów i powoduje ich śmierć.

Przewaga ozonowania nad chlorowaniem polega na tym, że ta metoda dezynfekcji poprawia smak i kolor wody, dzięki czemu ozon można stosować jednocześnie w celu poprawy jej właściwości organoleptycznych. Ozonowanie nie wpływa negatywnie na skład mineralny i pH wody. Nadmiar ozonu jest przekształcany w tlen, dzięki czemu resztkowy ozon nie jest szkodliwy dla organizmu i nie wpływa na właściwości organoleptyczne wody. Ozonowanie odbywa się za pomocą specjalnych urządzeń - ozonatorów.

W chemicznych metodach dezynfekcji wody stosuje się również oligodynamiczne działanie soli metali ciężkich (srebro, miedź, złoto). Oligodynamiczne działanie metali ciężkich polega na ich zdolności do działania bakteriobójczego przez długi czas w ekstremalnie niskich stężeniach. Ta metoda jest zwykle stosowana do dezynfekcji niewielkich ilości wody.

Nadtlenek wodoru od dawna jest znany jako środek utleniający. Jego działanie bakteriobójcze wiąże się z uwalnianiem tlenu podczas rozkładu.

Chemiczne lub odczynnikowe metody dezynfekcji wody mają szereg wad, które polegają na tym, że większość tych substancji niekorzystnie wpływa na skład i właściwości organoleptyczne wody. Ponadto działanie bakteriobójcze tych substancji objawia się po pewnym okresie kontaktu i nie zawsze dotyczy wszystkich form drobnoustrojów. Wszystko to było powodem rozwoju fizyczny metody dezynfekcji wody, które mają szereg zalet w porównaniu z chemicznymi. Metody bezodczynnikowe nie wpływają na skład i właściwości dezynfekowanej wody, nie pogarszają jej właściwości organoleptycznych. Działają bezpośrednio na strukturę drobnoustrojów, dzięki czemu mają szerszy zakres działania bakteriobójczego. Do dezynfekcji potrzebny jest krótki czas.

Najbardziej rozwiniętą metodą jest naświetlanie wody lampami bakteriobójczymi (ultrafioletowymi). Największą właściwość bakteriobójczą posiadają promienie UV o długości fali 200-280 nm; maksymalne działanie bakteriobójcze występuje przy długości fali 254-260 nm. Źródłem promieniowania są niskoprężne lampy argonowo-rtęciowe i rtęciowo-kwarcowe. Dezynfekcja wody następuje szybko, w ciągu 1-2 minut. Podczas dezynfekcji wody promieniami UV giną nie tylko wegetatywne formy drobnoustrojów, ale także zarodniki, a także odporne na chlor wirusy, jaja robaków. Stosowanie lamp bakteriobójczych nie zawsze jest możliwe, ponieważ na efekt dezynfekcji wody promieniami UV wpływa zmętnienie, kolor wody i zawartość w niej soli żelaza. Dlatego przed dezynfekcją wody w ten sposób należy ją dokładnie wyczyścić.

Ze wszystkich dostępnych fizycznych metod dezynfekcji wody najbardziej niezawodną metodą jest gotowanie. W wyniku gotowania przez 3-5 minut wszystkie obecne w nim mikroorganizmy giną, a po 30 minutach woda staje się całkowicie sterylna. Mimo silnego działania bakteriobójczego metoda ta nie jest powszechnie stosowana do dezynfekcji dużych ilości wody. Wadą gotowania jest pogorszenie smaku wody, do którego dochodzi w wyniku ulatniania się gazów oraz możliwość szybszego rozwoju mikroorganizmów w przegotowanej wodzie.

Fizyczne metody dezynfekcji wody obejmują zastosowanie impulsowego wyładowania elektrycznego, ultradźwięków i promieniowania jonizującego. Obecnie metody te nie są powszechnie stosowane w praktyce.

Specjalne sposoby na poprawę jakości wody.

Oprócz podstawowych metod oczyszczania i dezynfekcji wody, w niektórych przypadkach konieczne staje się przeprowadzenie specjalnego leczenia. Zasadniczo zabieg ten ma na celu poprawę składu mineralnego wody i jej właściwości organoleptycznych.

Dezodoryzacja - usuwanie obcych zapachów i smaków. Konieczność takiego zabiegu wynika z obecności w wodzie zapachów związanych z życiową aktywnością mikroorganizmów, grzybów, alg, produktów rozpadu oraz rozkładem substancji organicznych. W tym celu stosuje się takie metody jak ozonowanie, chlorowanie, uzdatnianie wody nadmanganianem potasu, nadtlenkiem wodoru, fluorowanie przez filtry sorpcyjne, napowietrzanie.

Odgazowanie wody - usunięcie z niej rozpuszczonych gazów o nieprzyjemnym zapachu. W tym celu stosuje się napowietrzanie, czyli rozpylanie wody na małe kropelki w dobrze wentylowanym pomieszczeniu lub na świeżym powietrzu, w wyniku czego uwalniane są gazy.

Zmiękczający woda - całkowite lub częściowe usunięcie z niej kationów wapnia i magnezu. Zmiękczanie odbywa się za pomocą specjalnych odczynników lub metod wymiany jonowej i termicznej.

Odsalanie (odsalanie) woda jest częściej produkowana, gdy jest przygotowana do użytku przemysłowego.

Częściowe odsalanie wody przeprowadza się w celu zmniejszenia zawartości w niej soli do wartości, przy których woda może być używana do picia (poniżej 1000 mg/l). Odsalanie odbywa się poprzez destylację wody, która jest produkowana w różnych instalacjach odsalania (próżniowe, wielostopniowe, solarno-termalne), wymiennikach jonowych, a także metodami elektrochemicznymi i zamrażania.

Usuwanie żelaza- usuwanie żelaza z wody odbywa się poprzez napowietrzanie, a następnie sedymentację, koagulację, wapnowanie, kationizację. Obecnie opracowano metodę filtrowania wody przez filtry piaskowe. W tym przypadku żelazo żelazawe jest zatrzymywane na powierzchni ziaren piasku.

Odfluorowanie- uwolnienie wód naturalnych z nadmiaru fluoru. W tym celu stosuje się metodę strącania opartą na sorpcji fluoru przez osad wodorotlenku glinu.

Przy braku fluoru w wodzie, to fluorydat .

W przypadku zanieczyszczenia wody substancje radioaktywne ona jest odsłonięta odkażenie , czyli usuwanie substancji promieniotwórczych.