36.Основные методы очистки питьевой воды (осветление и обесцвечивание, обеззараживание), их гигиеническая характеристика.

Методы очистки

Основными методами улучшения качества питьевой воды являются осветление, обесцвечивание и обеззараживание. Осветление и обесцвечивание воды достигаются с помощью коагуляции, отстаивания и фильтрации. Для обеззараживания воды применяют химические (хлорирование, озонирование) и физические (кипячение, УФ-облучение) методы.

Химические методы очистки

Наиболее простым, надежным и широко распространенным методом обеззараживания воды является ее хлорирование.

Для хлорирования воды применяют газообразный хлор, хлорную известь, двуокись хлора, гидрохлорид кальция, хлорамины. Для обеззараживания индивидуальных запасов воды применяются хлорсодержащие таблетки: патоцид, аквасепт и др.

Различают несколько способов хлорирования воды:

1. Хлорирование нормальными дозами (доза хлора устанавливается по величине хлорпоглощаемости и санитарной норме остаточного хлора).

2. Хлорирование с аммонизацией (в воду одновременно вводят хлор и аммиак для образования хлораминов).

3. Гиперхлорирование (доза хлора значительно превышает хлорпоглощаемость воды, под которой понимают то количество хлора, которое расходуется в процессе хлорирования 1 л воды в течение 30 мин на окисление органических веществ, легко окисляющихся неорганических веществ и соединение с протоплазмой бактериальных клеток. Для обеспечения надежности обеззараживания необходимо, чтобы после завершения процесса хлорирования в воде содержался остаточный хлор в следующих количествах:

0,3-0,5 мг/л свободного остаточного хлора (в виде хлорноватистой кислоты) при нормальном хлорировании и 0,6-1,0 мг/л связанного хлора (в виде хлораминов) при хлорировании с аммонизацией. Необходимая доза хлора при хлорировании нормальными дозами определяется в каждом случае путем проведения пробного хлорирования, с учетом хлоропоглощаемости воды.

Минимальное время контакта хлора с водой при хлорировании нормальными дозами составляет летом не менее 30 мин; зимой при низкой температуре время контакта увеличивается до 1 ч.

Обеззараживание воды озоном. Механизм бактерицидного действия озона заключается в инактивации бактериальных ферментов, необратимом нарушении структуры ДНК клетки атомарным кислородом, образующимся при распаде озона.

При обработке воды озоном в ней образуются продукты озонолиза органических веществ в виде альдегидов, кетонов, низкомолекулярных карбоновых кислот; среди них наиболее актуален формальдегид. Опасность продуктов озонолиза возрастает в случае комбинации в схеме обработки воды озонирования и последующего хлорирования. При этом образуются хлорированные продукты озонолиза с мутагенными и канцерогенными свойствами.

Преимущества озона перед хлором при обеззараживании воды состоят в том, что озон не образует в воде соединений, подобных хлорорганическим, улучшает органолептические свойства воды и обеспечивает бактерицидный эффект при меньшем времени контакта. Широкое внедрение озонирования в практику обработки воды сдерживается высокой энергоемкостью процесса получения озона; озонирование на порядок дороже хлорирования.

Другие бактерицидные вещества, используемые для обеззараживания воды. Практический опыт обеззараживания воды серебром накапливался человечеством на протяжении ряда веков. Работами отечественных и зарубежных ученых установлен высокий бактерицидный эффект серебра уже в концентрации 0,05 мг/л; эффективны рабочие концентрации 0,2-0,4 мг/л и выше. Антимикробное действие серебра охватывает многие виды бактерий и вирусы, но вирулицидный эффект проявляется только при высоких, выше 0,5 мг/л, концентрациях, а спороцидного действия серебро не оказывает.

Механизм бактерицидного действия серебра заключается в блокировании функциональных групп ферментных систем клетки, расположенных в цитоплазматической мембране и в периплазматическом пространстве.

Применение серебра для обеззараживания питьевой воды сдерживают его высокая стоимость, а также то обстоятельство, что его ПДК в воде, установленная по токсикологическому признаку вредности, составляет 0,05 мг/л, что на порядок ниже эффективных по бактерицидному действию концентраций. В связи с этим серебро применяется для обеззараживания и консервации небольших объемов питьевой воды в системах автономного жизнеобеспечения.

Для обеззараживания питьевой воды используют олигодинамический эффект ионов меди. Антимикробные спектры серебра и меди совпадают, но действующие концентрации меди выше, и бактерицидный эффект развивается медленнее.

Для обеззараживания индивидуальных или небольших групповых запасов питьевой воды в полевых условиях используют препараты йода, которые, в отличие от препаратов хлора, действуют быстрее и не ухудшают органолептические свойства воды. Бактерицидный эффект обеспечивается при концентрации йода 0,3-1 мг/л, вирулицид-ный - 0,5-2 мг/л при экспозиции 20-30 мин.

Физические методы

Среди безреагентных физических методов обеззараживания воды наиболее изучены ультрафиолетовые лучи. Кроме того, известен выраженный бактерицидный эффект гамма-излучения, ультразвука, импульсного электрического разряда (ИЭР).

Обеззараживание воды ультрафиолетовыми лучами основано на воздействии биологически активной ультрафиолетовой части спектра на микроорганизмы. Эта часть излучения в диапазоне длин волн от 205 до 315 нм называется бактерицидным излучением. Максимум бактерицидного действия приходится на диапазон 250-270 нм.

Применение ультрафиолетовых лучей для обеззараживания питьевой воды до недавнего времени было ограничено по причине низкой гигиенической надежности и недостаточной экономической эффективности разработанных в начале 50-х годов установок с бактерицидными лампами среднего давления.

Ультрафиолетовые лучи можно использовать для обработки воды с цветностью до 50 градусов, мутностью до 30 мг/л и содержанием железа до 5 мг/л.

Механизм бактерицидного действия ультрафиолетовых лучей заключается в необратимых повреждениях молекул ДНК и РНК микроорганизмов, находящихся в воде. Фотохимическое воздействие предполагает разрыв или изменение химических связей органической молекулы в результате поглощения энергии фотона. В основе вторичных процессов лежит образование свободных радикалов в воде, которые усиливают бактерицидный эффект ультрафиолетовых лучей.

Эффективность обеззараживающего действия ультрафиолетовых лучей зависит в первую очередь от биологических особенностей и количества микроорганизмов в обрабатываемой воде, физико-химических показателей воды, а также условий, в которых осуществляется обеззараживание.

Водные микроорганизмы имеют различную устойчивость к действию ультрафиолетовых лучей. Экспериментальные исследования показали, что для получения равного бактерицидного эффекта при обеззараживании воды, содержащей споровые микроорганизмы, бактерицидной энергии требуется в 2-3 раза больше, чем для вегетативных форм. Вегетативные формы имеют различную устойчивостью к действию ультрафиолетовых лучей. В частности, патогенные микроорганизмы - возбудители кишечных болезней (брюшного тифа, дизентерии и др.) более чувствительны к ультрафиолетовым лучам, чем бактерии группы кишечных палочек. Дозы облучения, необходимые для инактивации 99,9% микроорганизмов в лабораторных условиях, колеблются от 5,2 (шигелла Флекснера) до 11 мДж/см2 (вирус гепатита А). Различия устойчивости микроорганизмов к действию ультрафиолетовых лучей нужно учитывать при определении количества бактерицидной энергии для эффективного обеззараживания.

Консервация питьевой воды - это специфический вид обработки, позволяющий долго сохранить нормативные гигиенические показатели воды. Для консервации питьевой воды используют те же приемы и реагенты что и при обеззараживании, выбирая из них те, которые дают эффект последействия.

Также в целях обеззараживания воды можно использовать ионизирующее гамма-излучение, ультразвук, низковольтный ИЭР.