2 курс / Гигиена / 9-ый в списке / REJTING_2

После введения хлорирующего агента в воду он очень долго сохраняет свою активность по отношению к микробам, угнетает их ферментные системы на всем пути следования воды по водопроводным сетям от объекта водоподготовки (водозабора) до каждого потребителя. Благодаря окислительным свойствам и эффекту последействия, хлорирование предотвращает рост водорослей, способствует удалению из воды железа и марганца, разрушению сероводорода, обесцвечиванию воды, поддержанию микробиологической чистоты фильтров. Несмотря на то, что хлорирование до сих пор являлось самым распространенным методом обеззараживания, данному методу присущи и некоторые ограничения в применении, например:

–в результате хлорирования в обрабатываемой воде могут образоваться хлорорганические соединения (ХОС);

–традиционные способы хлорирования в некоторых случаях не являются барьером на пути проникновения ряда бактерий и вирусов в воду;

–хлорирование воды, проводимое в больших масштабах, вызвало широкое распространение резистивных к хлору микроорганизмов;

–растворы хлорсодержащих реагентов коррозионно активны, что порой является причиной быстрого износа оборудования.

Диоксид хлора

Применение диоксида хлора для обеззараживания воды обладает рядом преимуществ:

–диоксид хлора не образует тригалометанов при взаимодействии с органическими веществами, при этом способствует снижению концентраций железа и марганца в воде;

–является эффективным окислителем и дезинфектантом для всех видов микроорганизмов, включая цисты (Giardia, Cryptosporidium), споровые формы бактерий и вирусы;

–дезинфицирующее действие практически не зависит от pH воды, в то время как эффективность хлора снижается с отклонением значения pH от pH=7,4; – дезодорирует воду, разрушает фенолы – источники неприятного вкуса и запаха;

Основным недостатком применения диоксида хлора является образование побочных продуктов – хлоратов и хлоритов, содержание которых в питьевой воде необходимо контролировать.

Гипохлорит натрия

Гипохлорит натрия обладает рядом ценных свойств. Его водные растворы не имеют взвесей и поэтому не нуждаются в отстаивании в противоположность хлорной извести. Применение гипохлорита натрия для обработки воды не вызывает увеличения ее жесткости, поскольку не содержит солей кальция и магния как хлорная известь или гипохлорит кальция. Кроме того, раствор обладает еще большим окислительным действием, чем растворы, приготовленные химическим методом, поскольку содержит больше хлорноватистой кислоты (HClO). Недостатком данного метода является то, что водные растворы гипохлорита натрия неустойчивы и со временем разлагаются даже при комнатной температуре. Использование для обеззараживания воды хлорсодержащих реагентов (хлорной извести, гипохлоритов натрия и кальция) менее опасно в обслуживании, чем применение хлора и не требует сложных технологических решений.

Существует сорбция воды

Метод сорбции основывается на способности некоторых веществ поглощать различные примеси в воде. В зависимости от способа действия различают: адсорбцию (поглощение на поверхности сорбента); абсорбцию (диффузное поглощение); хемосорбцию (химическое взаимодействие сорбента и примесей). Самые популярные сорбенты: активированный уголь, алюмосиликаты, цеолиты и т.п. Они особенно эффективны для устранения из воды хлора, фтора, органики, мутности и неприятного запаха.

Ионный обмен

отстой протекает медленно, и эффективность обесцвечивания при нем невелика. Поэтому в настоящее время для осветления и обесцвечивания воды часто применяют химическую обработку коагулянтами, ускоряющими осаждение взвешенных частиц. Естественное отстаивание воды производят в горизонтальных отстойниках, представляющих собой резервуары глубиной в несколько метров, через которые вода движется непрерывно с очень малой скоростью. Вода пребывает в отстойнике 4—8 часов. За это время осаждаются преимущественно грубодисперсные взвеси. После отстаивания воду для окончательного осветления пропускают через медленно действующий фильтр, представляющий собой кирпичный или бетонный резервуар, на дне которого устраивают дренаж из железобетонных плиток или дренажных труб с отверстиями, через который профильтрованная вода отводится из фильтра. Фильтрация производится через фильтры с зернистой загрузкой (медленные и скорые). Фильтр представляет собой железобетонный резервуар, заполненный фильтрующим материалом в два слоя. В качестве фильтрующего слоя используются кварцевый песок, керамзит, дробленый мрамор. Поддерживающий слой служит для того, чтобы мелкий фильтрующий материал не уносился вместе с фильтруемой водой, и состоит из слоев гравия или щебня. Быстрая и медленная фильтрация при правильной загрузке обеспечивают наибольшее улучшение качества воды при любом обычном способе очистки воды. При фильтрации происходит сорбция бактерий и вирусов на поверхности взвешенных частиц и хлопьев и совместное осаждение в отстойнике или порах фильтрующей загрузки. Часть бактерий и вирусов, оставаясь в воде свободной, проникает через очистные сооружения и содержится в фильтрованной воде. Достаточно эффективный метод, но зачастую без предшествующей коагуляции не обеспечивает

4. Обеззараживание воды, определение, классификация методов обеззараживания. Краткая характеристика. Критерии оценки

эффективности улучшения качества по СанПин.

Обеззараживание воды – удаление из исходной жидкости вредных вирусов и бактерий, способных вызывать инфекционные болезни. Способы очистки зависят от степени загрязненности воды, а также условий, в которых будет применяться очищенная жидкость (например, в фармакологии, либо в промышленности).

Классификация методов обеззараживания

Втехнологии водоподготовки существует много методов обеззараживания воды, которые условно можно разделить на два основных класса – химические и физические, а также их комбинирование.

Вхимических методах обеззараживание достигается введением в воду биологически активных соединений.

При физических методах вода подвергается обработке различными физическими воздействиями.

К химическим или реагентным методам обеззараживания воды относится введение сильных окислителей, в качестве которых используют хлор, диоксид хлора, озон, иод, гипохлорит натрия и кальция, перекись водорода, марганцевокислый калий.

Физические методы обеззараживания:

–ультрафиолетовое облучение;

–термическое воздействие;

–ультразвуковое воздействие;

–воздействие электрическим разрядом.

При физических методах обеззараживания воды к единице её объема необходимо подвести заданное количество энергии, определяемое как произведение интенсивности воздействия (мощности излучения) на время контакта.

5. Обеззараживание методом кипячения, гигиеническая характеристика

метода, механизм бактерицидного действия. Критерии оценки

эффективности по СанПин.

Наиболее распространенным и надежным физическим методом обеззараживания воды (в частности, в домашних условиях) является кипячение. При кипячении уничтожается большинство бактерий, вирусов, бактериофагов, антибиотиков и других биологических объектов, которые часто содержатся в открытых водоисточниках, а как следствие, и в системах центрального водоснабжения

В процессе кипячения разрушаются хлор и хлорсодержащие соединения, выпадают в осадок коллоидные частицы примесей и соли, образуется накипь, вода умягчается, в ней уменьшается содержание легколетучих компонентов. Вкусовые качества воды при кипячении практически не меняются. Для надежной дезинфекции рекомендуется кипятить воду 15–20 мин. При кратковременном воздействии некоторые микроорганизмы, их споры, яйца гельминтов могут сохранить жизнеспособность. После нескольких часов после кипячения в воде начинает активно размножаться бактериальная микрофлора и вода становится бактериологически опасной в силу попавших из воздуха микроорганизмов. Применение кипячения в промышленных масштабах не представляется возможным ввиду высокой стоимости метода

Кипячение воды. Кипячение является простым и в то же время наиболее надежным методом обеззараживания воды.

Вегетативные формы патогенных микроорганизмов погибают после 20-40- секундного нагревания при температуре 80°, и поэтому в момент закипания вода уже фактически обеззаражена, а при 3-5-минутном кипении имеется полная гарантия ее безопасности даже при сильном загрязнении взвешенными веществами и микробами.

При 30-минутном кипячении погибает подавляющее большинство споровых форм микробов, т. е. достигается стерилизация воды. В то время как хлорирование неэффективно действует на споры сибирской язвы, яйца и личинки гельминтов, кипячение убивает их. При 30-минутном кипячении разрушается ботулинический токсин.

К факторам, препятствующим и ограничивающим возможность широкого применения кипячения как метода обеззараживания воды, относятся: невозможность применения кипячения для обеззараживания больших количеств воды на водопроводах, ухудшение вкуса воды из-за улетучивания газов, необходимость охлаждения воды и быстрое развитие микроорганизмов в кипяченой воде в случае ее вторичного загрязнения.

При пользовании водой, не прошедшей централизованного обеззараживания, кипячение часто применяется в быту, в больницах, школах, детских учреждениях, на производствах, железнодорожных станциях и т. д.

Для этой цели широкое применение получили кипятильники непрерывного действия с производительностью от 100 до 1000 л/час. Действие последних основано на перебрасывании кипящей воды из котла в бак, служащий для ее разбора

При использовании кипяченой воды для целей питьевого водоснабжения нужно уделять особое внимание тщательному мытью бачков для кипяченой воды перед их заполнением, а также ежедневной сменяемости воды, учитывая быстрое развитие микроорганизмов в кипяченой воде.

6. Обеззараживание с использованием ультрафиолетового облучения,

гигиеническая характеристика метода, механизм бактерицидного

действия. Критерии оценки эффективности по СанПин.

Ультрафиолетовые лучи обладают бактерицидным действием. На эффективность обеззараживания оказывают влияние степень мутности, цветности воды и ее солевой состав. Необходимой предпосылкой для надежного обеззараживания воды УФ-лучами является ее предварительное осветление и обесцвечивание. Преимущества ультрафиолетового облучения в том, что УФ-лучи обладают более широким спектром антимикробного действия: уничтожают вирусы, споры бацилл и яйца гельминтов

Ультрафиолетовым излучением называется электромагнитное излучение оптического диапазона с длиной волны 10 - 400 нм

Обеззараживание воды УФ-излучением основано на необратимых повреждениях молекул ДНК и РНК микроорганизмов, что приводит к гибели клетки

Процесс обеззараживания ультрафиолетовым излучением не приводит к изменениям органолептических свойств и состава воды, образованию токсичных побочных продуктов реакции. При УФ-обеззараживании не существует проблемы передозировки, но отсутствует эффект «последействия», так как вода не приобретает бактерицидных свойств, предохраняющих ее от повторного заражения. Обеззараживание с использованием ультрафиолетового излучения не требует длительного контакта УФ-лучей с водой и обеспечивается за время прохождения воды через камеру обеззараживания установок. Эксплуатация 21 бактерицидных установок практически автоматизирована и требует 1 раз в квартал контроля, а также смены 2 - 3 раза в год ламп, отработавших свой ресурс, и чистки поверхности кварцевого чехла по мере загрязнения. Ультрафиолетовое излучение обладает более выраженным бактерицидным действием в отношении вирусов и вегетативных форм бактерий; менее чувствительны грибы, простейшие, споры бактерий.

УФ-облучение в дозах, обеспечивающих бактерицидный эффект, не гарантирует эпидемическую безопасность воды в отношении возбудителей паразитологических заболеваний. Бактерицидная эффективность УФ-облучения зависит от вида микроорганизма, возрастает с увеличением интенсивности излучения (Вт/м2), экспозиции облучения (секунд) и определяется дозой облучения. Произведение интенсивности излучения на время называется дозой облучения (Дж/м2) и является мерой бактерицидной энергии, переданной микроорганизмам. Бактерицидная эффективность характеризуется отношением числа погибших микроорганизмов к их начальному числу (в процентах). Факторы, влияющие на процесс обеззараживания:

мощность источников УФ-излучения и рациональное размещение его в УФ-установках обеззараживания воды,

качество воды, поступившей для обеззараживания (цветность, мутность и т.д.),

устойчивость микроорганизмов к УФ-излучению,

снижение интенсивности потока УФ-излучения с течением времени эксплуатации ламп, при загрязнении кварцевых чехлов,

время обработки воды.

Источниками УФ-излучения для обеззараживания являются излучающие в диапазоне 205 - 315 нм ртутные газоразрядные лампы низкого и высокого давления, ксеноновые и амальгамные лампы; их объединяют под общим названием - бактерицидные лампы (далее - БЛ). На качество работы БЛ влияет ряд факторов. Так, снижение температуры окружающего воздуха затрудняет 22 зажигание ламп, увеличивает распыление материалов электродов, что сокращает срок службы; параметры работы ламп зависят от колебаний напряжения сети. Конструктивно источники УФизлучения делятся на лампы с отражателями и лампы с защитными кварцевыми чехлами

Преимущества использования ультрафиолетовых лучей - широкий спектр антимикробного действия, отсутствие опасности передозировки, сохранение органолептических свойств воды, минимальное время контакта (секунды).

Недостатками метода обеззараживания воды ультрафиолетовыми лучами являются зависимость бактерицидного эффекта от мутности и цветности обрабатываемой воды и отсутствие оперативного контроля эффективности. Этот 24 метод не дает эффекта «последействия», что делает возможным вторичный рост бактерий в обработанной воде.

7. Обеззараживание с использованием ультразвука, гигиеническая

характеристика метода, механизм бактерицидного действия. Критерии

оценки эффективности по СанПин.

Одним из способов обеззараживания воды в процессе водоочистки и обработки стоков является ультразвуковая обработка, которая основана также на использовании кавитации, вызванной ультразвуком. Образование высоких давлений при протекании кавитации приводят к разрыву оболочек клеток микроорганизмов и их дальнейшей гибели. Важной особенностью ультразвукового обеззараживания питьевой воды является то, что бактерицидное действие ультразвука чрезвычайно сильно зависит от интенсивности колебаний. Для полного уничтожения патогенной микрофлоры, включая ряд споров и грибков, необходимы достаточно большие дозы поглощенной энергии. В ряде случаев это очень затруднительно, и поэтому для широкого практического применения используется комбинированное воздействие на воду, включающее ультразвуковое и УФ облучение.

Бактерицидный эффект ультразвука не зависит от мутности (в пределах до 50 мг/л) и цветности воды. Он распространяется как на вегетативные, так и на споровые формы микроорганизмов и зависит лишь от интенсивности колебаний. Ультразвуковые колебания, которые могут быть использованы для обеззараживания воды, получают пьезоэлектрическим или магнитострикционным путем. Чтобы получить воду, отвечающую требованиям ГОСТа 2874-82 "Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством", интенсивность ультразвука должна составлять около 2 Вт/см2, частота колебаний — 48 кГц в 1 с. Ультразвук частотой 20—30 кГц уничтожает бактерии за 2—5 с.

Исследования обеззараживания сточной воды ультразвуком показывают . что для уменьшения количества Е.coli или фекальных колиформ на три порядка необходима обработка воды ультразвуком в течение 60 мин при плотности ультразвуковой мощности 400 Вт/л. Получается, что затраты энергии при

обеззараживании сточных вод ультразвуком в несколько тысяч раз выше , чем при УФ-облучении. При малом времени воздействия или при низких интенсивностях ультразвука количество микроорганизмов может увеличиться.

Для обеззараживания ультразвуком отсутствуют критерии и методы контроля процесса, а также нормативные документы, регламентирующие его использование для обеззараживания сточной воды.

СанПиН :

8. Обеззараживание с использованием радиоактивного излучения, гигиеническая характеристика метода, механизм бактерицидного действия. Критерии оценки эффективности по СанПин.

В последние годы стал разрабатываться метод обеззараживания воды с использованием гаммаизлучения. Гамма-излучение обладает всеми преимуществами безреагентных методов обеззараживания. При использовании гамма-лучей в. воду не вводят каких-либо посторонних веществ, не изменяют ее природных химических и органических свойств.

При соответствующей мощности дозы микроорганизмы погибают весьма быстро; воду сразу же после облучения можно подавать потребителям. Гамма-излучение по сравнению с ультрафиолетовым облучением имеет еще одно преимущество . Гамма-лучи поглощаются водой менее интенсивно, что имеет большое значение при обеззараживании больших объемов воды.

Вустановках для обеззараживания воды могут быть применены в качестве источника гаммаизлучения отработанные в ядерных реакторах тепловыделяющие элементы. Обеззараживание воды в таких гамма-установках считается экономически выгодным.

ВСССР при экспериментальных исследованиях использовался радиоактивный кобальт с периодом полураспада 5,3 года. Продолжительная работа источника гамма-излучения обусловливает минимальные затраты по обслуживанию и эксплуатации установок для обеззараживания воды.

Основная масса бактерий (90 %) погибает при относительно невысоких дозах облучения; чем выше мощность дозы гамма-лучей, тем меньшая доза нужна для 100 % обеззараживания воды. Кишечно-тифозная группа бактерий располагается по степени убывания радиорезистентности в следующем порядке: возбудители паратифа В, тифа и дизентерии. При этом дозы гамма-лучей, вызывающие полную инактивацию патогенных микроорганизмов, оказались меньшими, чем для кишечной палочки, находящейся в тех же концентрациях. Это подтверждает санитарно-

показательное значение кишечной палочки при контроле обеззараживания воды гаммаизлучением. В. А. Рябченко и Е. Л. Ловцевич показали, что облучение дозой 10 000 Р снижало титр вируса в среднем на 50 %; доза 25 000 Р инактивировала 80 % вируса ЕСНО-7. При обеззараживании воды, содержащей вирус ЕСНО-7 эффективной была доза 100 000 Р.

Таким образом, использование для обеззараживания воды гамма-облучения получило принципиально положительную гигиеническую оценку, но возможность практического использования метода еще ограничена

9. Обеззараживание методом хлорирования нормальными дозами, гигиеническая характеристика метода, механизм бактерицидного действия. Критерии оценки эффективности по СанПин.

Хлорирование воды как метод ее обеззараживания.

Для хлорирования применяют газообразный хлор (в баллонах), хлорную известь,

гипохлоршп кальция, хлорамин.

Бактерицидный эффект хлора и его соединений состоит из двух компонентов:

1.Бактерицидное действие самого хлора

2.Бактерицидное действие атомарного кислорода (О), который образуется при распаде хлорноватистой кислоты, образующейся при взаимодействии хлора с кодой.

Эффективность хлорирования зависит от

1.Активности применяемых веществ. Наибольшей активностью обладает хлор. Слабее действует хлорная известь, причем ее эффективность зависит от содержания в ней активного хлора (25-35 %). Другие соединения слабее хлорной извести.

2.Качества (чистоты) хлорируемой воды. Взвешенные в воде частицы препятствуют бактерицидному действию хлора, хлор тратится на окисление органических веществ воды. Чем чище вода, тем ниже хлорпоглощаемость воды (см. ниже), тем эффективнее хлорирование.

3.Дозы хлора и времени его действия. От дозы хлора (и величины хлорпоглощаемости) зависит количество остаточного хлора (см. ниже), который и обеспечивает бактерицидное действие.

4.Свойств самих микробов и др.

Методика.

На водопроводной станции воду обычно хлорируют, используя газообразный хлор. Баллоны присоединяют к хлораторам, которые подают хлор в воду. На водопроводной станции обычно осуществляется нормальное постхлорирование (см. ниже "Виды хлорирования")

Недостатки хлорирования как метода обеззараживания воды:

1. Хлор изменяет органолептические свойства воды (запах, вкус, прозрачность)

2. Имеются хлоррезистентные микробы (например, спорообразую-щие)

Виды хлорирования.

Существует несколько видов (способов) хлорирования. I. По месту ввода хлора

в схеме обработки воды.

1)Постхлорирование - хлорирование производится после всех этапов обработки (очистки) >юды. Наиболее распространено. •

2)Двойное хлорирование - хлорирование производится как до, так и после

очистки воды.

II.По величине дозы хлора.

1.Нормальное хлорирование (хлорирование нормальными дозами хлора). Доза хлора при нормальном хлорировании рассчитывается исходя из хлорпотребности воды. Хлорпотребность (или хлорпоглощае-мость)

воды - это то количество хлора, которое идет на окисление органических веществ, содержащихся в воде (при внесении хлора в воду через некоторое время его количество уменьшается, так как определенное количество его, равное хлорпотребности, идет на окисление органических веществ). При введении хлора в большем количестве чем хлорпотребность, он остается в воде. Хлор, который остается в воде называется остаточным. Обычно после хлорирования остаточный хлор составляет 0.3-0.5 мг/л (при условии, что прошло не менее 30 минут с момента внесения хлора в воду).

Таким образом, Доза хлора = Хлорпотребность воды + 0.3-0.5

мг/л (Остаточный хлор). Нормальное хлорирование применяется.чаще всего на водопроводных станциях, так как вода до этого проходит тщательную очистку и нормальных доз хлора, обеспечивающих указанное количество остаточного хлора вполне достаточно (учитывая, что чем больше величина остаточного хлора тем хуже органолептические свойства воды). Иногда нормальное хлорирование применяется и в полевых условиях.

2.Гиперхлорирование и суперхлорирование (хлорирование повышенными дозами хлора). Применяется обычно для хлорирования в полевых условиях грязной, подозрительной в эпидемическом отношении воды и отличается применением высоких доз хлора.

При гиперхлорипровании используют дозы от 10 до 50 мг/л. Продолжительность хлорирования - 15 минут летом, 25-30 минут зимой. Если в воде обнаружены (или подозреваются) споры сибирской язвы, то применяют суперхлорирование и дозы хлора повышают до 100 мг/л и более. При хлорировании в полевых условиях используют хлорную известь, двутреть основную соль гипохлорита кальция (ДТСГК), которая содержит 60 % активного хлора, нейтральный гипохлорит кальция (НГК) -

70 % активного хлора, а также индивидуальные средства - хлорсодержащие таблетки ("аквасепт",

"спороцид", "аквацид" и др.). После использования повышенных доз хлора необходимо последующее дехлорирование воды, так как без этого она практически не пригодна для употребления но органолептическим свойствам. Дехлорирование производят с помощью гипосульфита, а также путем фильтрации через активированный уголь.

Кроме перечисленных способов хлорирование отдельно можно назвать хлорирование с преаммонизациеи, при котором перед хлорированием

в воду вводят аммиак. Аммиак с хлором образует хлорамины, которые действуют дольше, чем просто остаточный хлор.

10. Обеззараживание методом суперхлорирования, гигиеническая

характеристика метода, механизм бактерицидного действия. Критерии оценки эффективности по СанПин.

Суперхлорирование — хлорирование избыточными дозами хлора. Данный метод используется при особой эпидемической обстановке и при невозможности обеспечить достаточное время контакта воды с хлором. При суперхлорировании также не возникают запахи в воде, поскольку образо-вавшиеся на раннем этапе взаимодействия хлора с водой хлорорганические соединения в дальнейшем разрушаются избытком хлора. Далее необходимо удалить избыточный остаточный хлор перед подачей воды потребителю, что достигается добавлением в воду гипосульфита, сорбцией хлора на активированном угле или аэрацией. С повышением pH воды бактерицидный эффект уменьшается. Это свя-зано со снижением окислительно-восстановительного потенциала, а также с тем, что с повышением pH возрастает диссоциация хлорноватистой кислоты.

Эффективность хлорирования в большой мере зависит от первона-чального количества микроорганизмов в исходной воде. Снижается эффек-тивность обеззараживания в присутствии способных к окислению органи-ческих веществ, а также взвешенных веществ, обволакивающих бактерии, и ограничивается контакт с ними обеззараживающего агента. Одним из свойств воды, препятствующих обеззараживанию, является хлорпоглоща-емость. Из этого следует зависимость эффекта хлорирования от качества очистки воды, т. е. предыдущей стадии водоподготовки. В условиях эксплуатации водопровода можно влиять на дозу обеззара-живающего агента, подбирать оптимальную дозу активного хлора с учетом качества исходной воды, технологической схемы ее

Концентрация остаточного хлора нормируется СанПиН 10-124 РБ 99 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централи-зованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества»