Обеззараживание (дезинфекция) воды

Обеззараживание (дезинфекция) воды

Дезинфекция проводится для того, чтобы вызвать гибель бактерий, вирусов и прочих патогенных микроорганизмов, присутствующих в питьевой воде перед подачей ее потребителям.

Наиболее распространены для дезинфекции следующие процессы: ультрафиолетовое облучение, применение хлора и диоксида хлора, а также монохлораминов и озона.

Хлор (Сl2)

Хлор используется для дезинфекции и может находиться в воде в форме свободного или связанного.

Свободный хлор: НОС1 и ОСl-

Связанный хлор бывает неорганическим и органическим. Бактерицидный эффект у гипохлорита (НОС1) существенно выше, чем эффект иона хлора или хлорамина. Следовательно, для дезинфекции предпочтительнее использовать свободный хлор (при рН менее 8).

Монохлорамин (NH2Cl)

Хлорамин образуется, если добавить аммоний в очищенную воду, содержащую свободный хлор. Применение предварительно приготовленного монохлорамина полностью устраняет вероятность возникновения неконтролируемой реакции между хлором и органическими соединениями, и ухудшения органолептических свойств воды, а также появление неприятного запаха. Еще предотвращается образование тригалометана (ТНМ).
Реакция раствора сернокислого аммония (NH4) 2SO4 с хлорноватистым натрием НОС1 при рН менее 8,5 приводит к получению монохлорамина, который можно дозировать непосредственно в воду.
Ультрафиолетовое излучение
При длине волны в 254 нм ультрафиолетовое излучение обладает большим бактерицидным эффектом. Ультрафиолетовая установка – это ультрафиолетовые лампы, защищенные кварцевыми чехлами. Данная установка монтируется таким образом, чтобы вся обеззараживаемая вода омывала эти лампы тонким слоем. Точное сравнение методов дезинфекции и их эффективность с характеристиками приведены в таблице.

 

Сl2

ClO2

NH2

Cl O3

UV

Окислительно-восстановительный потенциал, мВ

Высокий

Высокий

Средний

Очень высокий

Остаточный эффект (т.н. пост-эффект)

Хороший

Хороший

Отличный

Нет

Нет

Образование запаха и вкуса

Да

Может быть

Нет

Нет

Нет

Образование ТНМ

Да

Может быть

Нет

Нет

Нет

Обычно, для того чтобы избежать образования нежелательных соединений, а также для увеличения эффекта обеззараживания, оно устраивается только на последней степени обработки воды.
При процессе химического окисления эффективность зависит в основном от природы окислителя, концентрации, продолжительности контакта, а также от качества обеззараживаемой воды. Чтобы определить эффективность выбранного окислителя нужно провести предварительные опыты.

Ниже приведены минимальные дозы окислителя и требуемая продолжительность контакта для обеспечения наиболее эффективного бактерицидного воздействия, Эффективность дезинфекции относительно определенных типов патогенных микроорганизмов приведена в таблице.

Для обеспечения нужной степени дезинфекции мутность воды ни в коем случае не должна превышать один NTU.

Зависимость бактерицидного воздействия от дозы окислителя и длительности контактаC

Параметры
Cl2
ClO2
NH2Cl2
O3
UV
Концентрация (мг/л)
0,5
0,2
0,2-1
0,4
253
Время (мин)
30
15
>60
5
-

 

Эффективность дезинфекции по отношению к определенным видам патогенных микроорганизмов

 

Виды микроорганизмов

Cl2

ClO2

NH2Cl

O3

UV

Бактерии

+++
+++
++
+++
++

Вирусы

++
+++
+
+++
+++

Простейшие

+
+
+
++
+

 

Избыточное количество озона нужно отводить в атмосферу и подвергать деструкции.

Нужно электроэнергии при образовании озона – в пределах 10-20 кВт час/кг озона или примерно 0,01 кВт час на метр кубический очищенной воды. Нужно электроэнергии при ультрафиолетовом излучении - примерно 0,02 кВт час/метр кубический.

При работе с различными окислителями нужно соблюдать строгие меры техники безопасности, и особенно при работе с озоном и хлором, являющимися ядами.

При проведении предварительного хлорирования воды, коагулирования ее примесей с отстаиванием и фильтрованием не получается достичь полного удаления всех болезнетворных микроорганизмов. До десяти процентов хлоррезистентных бактерий, среди которых могут быть патогенные вирусы, сохраняют жизнеспособность. Поэтому конечным этапом подготовки воды до кондиции является ее полное обеззараживание. Применение для питья подземной воды чаще всего возможно без обеззараживания.
В технологии водоподготовки есть много способов обеззараживания воды. Их можно классифицировать в четыре основные группы: термический способ; при помощи окислителей; олигодинамия (воздействие ионами благородных металлов) и физический способ (при помощи ультразвука, радиоактивных излучений или ультрафиолетовых лучей). Из всех перечисленных методов более широко применяются методы второй группы. Окислителями выступают хлор, озон, марганцовокислый калий, йод, пероксид водорода и гипохлорит натрия. Из перечисленных окислителей на практике отдается предпочтение хлору и озону. Выбор метода обеззараживания производится, исходя из расхода и качества обрабатываемой воды, эффективности ее предварительной очистки, условий поставки и хранения реагентов, а также возможности автоматизации процессов.

Обеззараживанию нужно подвергать воду, уже прошедшую предшествующие стадии обработки, такие как коагулирование, осветление и обесцвечивание, фильтрование, поскольку в фильтрате отсутствуют частицы, в которых могут находиться бактерии и вирусы, оставаясь вне воздействия обеззараживающих средств.