20. Гигиеническая оценка современных способов обеззараживания воды.

Обеззараживание воды – освобождение воды от микроорганизмов (вирусов, простейших), патогенных для человека. В практике коммунального водоснабжения используют следующие методы:

химические или реагентные (хлорирование, озонирование, воздействие I, Br, препаратов серебра);

физические или безреагентные (ультрафиолетовое излучение, гамма-излучение, ультразвук и др.);

комбинированные (хлорирование + озонирование, хлорирование + УФИ, воздействие импульсными электрическими разрядами и др.). Наибольшее практическое применение нашли хлорирование, озонирование, УФ-излучение.

При выборе метода (способа) обеззараживания следует учитывать следующие критерии:

1.) эффективность в отношении различных видов микроорганизмов;

2.) экономичность;

3.) опасность для здоровья человека (токсичность применяемых реагентов, появление токсичных продуктов трансформации в процессе обеззараживания воды);

4.) наличие способа оперативного контроля за эффективностью;

5.) возможность изменения физико-химических свойств воды;

6.) зависимость эффекта от условий водной среды;

7.) возможность автоматизации и наличие отработанной технологии;

8.) отсутствие негативного влияния на водоочистное оборудование и окружающую природную среду:

9.) наличие у обеззараженной воды остаточных

бактерицидных свойств (свойство «последействия»).

Реагентные методы обеззараживания питьевой воды

Хлорирование. История метода : для обеззараживания воды предлагали использовать хлорную известь (П. Караченов, 1853, Россия; 1870, Великобритания; Р.Кох,1881, Германия; С.К. Дзержиговский,1908, Россия). Первая станция хлорирования воды – г. Санкт-Петербург (1912).

Обеззараживание воды хлорированием является наиболее простым и широко распространенным способом (не менее 90%).

Для хлорирования воды используются собственно хлор (жидкий или газообразный), диоксид хлора и другие хлорсодержащие вещества.

В основе бактерицидного эффекта хлора лежит способность воздействия на цитоплазму и ферменты бактерий молекулы хлорноватистой кислотой, которая образуется при введении в воду соединений хлора:

Cl2 + Н20 = НОCl2 + НCl2

Определенным бактерицидным свойством обладают также образующиеся при диссоциации хлорноватистой кислоты ионы гипохлорида (ОCl' ) и хлора (Cl').

Хлорирование. При введении хлорсодержащего реагента, его основное количество (более 95%) идет на окисление органических и легкоокисляющихся неорганических веществ, содержащихся в воде.

На соединение с протоплазмой бактериальных клеток расходуется всего 2–3% общего количества хлора.

Количество хлора, которое расходуется на окисление и обеззараживание, называется хлорпоглощаемостью воды.

По окончании процесса хлорирования в воде начинает появляться остаточный активный хлор. Его появление является свидетельством завершения процесса и гарантией эффективности обеззараживания

Норма остаточного хлора – 0,3-0,5 мг/л.

Остаточный хлор + хлорпоглощаемость = хлорпотребность воды

Преимущества и недостатки хлорирования воды

Преимущества:

эффективен в отношении патогенных бактерий и вирусов;

экономичен (низкая себестоимость);

наличие отработанной технологии и автоматизации;

наличие способа оперативного контроля за эффективностью (по остаточному хлору);

Наличие умеренно выраженного свойства «последействия» (от 16-24 часов до нескольких суток). Недостатки:

токсичность газообразного хлора и его препаратов;

ухудшение органолептики воды (денатурация);

образование побочных продуктов трансформации воды – тригалометанов (ТГМ) или галогенсодержащих соединений (ГСС), обладающих высокой токсичностью, канцерогенностью и мутагенностью;

способность коррозировать оборудование;

неблагоприятное влияние на окружающую природную среду.

Озонирование. История метода: первая озонаторная установка для обеззараживания воды – 1898 г., Франция; первая станция озонирования воды в России – 1911 г ., Г.В. Хлопин, г. Санкт- Петербург). Озон (О3) – газ синего цвета с резким характерным запахом, образующийся при воздействии электрического разряда или УФ-излучения на воздух. Механизм бактерицидного действия озона объясняется его воздействием на ферменты, белки, нуклеиновые кислоты бактерий, вирусов, простейших (блок SH-групп). Как и при хлорировании, при озонировании существует понятие озонпоглощаемости, озонпотребности и остаточного озона (норма – 0,1-0,3 мг/л.).

Преимущества и недостатки озонирования воды

Преимущества:

эффективен в отношении патогенных бактерий, вирусов простейших (в 300-600 раз сильнее чем хлор);

наряду с обеззараживанием улучшает органолептические свойства воды (цветность, привкус - дезодорация);

наличие отработанной технологии и автоматизации;

наличие способа оперативного контроля за эффективностью (по остаточному озону);

в меньшей степени, чем хлорирование зависит от рН, мутности, температуры и других свойств воды . Недостатки:

дорогостоящий;

токсичность озона требует соблюдения техники безопасности;

образование побочных продуктов трансформации воды – альдегидов и кетонов, обладающих токсичностью;

способность коррозировать оборудование;

отсутствие свойства «последействия», создает условия для

повторного бактериального загрязнения очищенной воды.

При использовании озонирования воды одновременно с хлорированием (комбинация), можно значительно снизить количество применяемых реагентов.

С большей частью окислительных процессов озон справляется самостоятельно, а хлор будет служить для дезинфекции.

Ультрафиолетовое излучение. Способность УФИ дезактивировать бактерии была впервые установлена в 1877 г. Первые УФ-установки по очистке воды были внедрены в 1910 г. в Германии и Франции.

Бактерицидным действием обладает УФИ с длинной волны 240-280 нм. Для обеззараживания воды применяют установки с ртутно-кварцевыми лампами высокого и низкого давления и аргоно-ртутные лампы низкого давления.

Механизм бактерицидного действия: УФИ воздействует на белки протоплазмы, ДНК, РНК, клеточные мембраны микроорганизмов и каптид вирусов. Фотохимические реакции изменяют структуру и целостность клеточных мембран, что и приводит к бактерицидному (вирулицидному, протозоацидному) эффекту.

Преимущества и недостатки обеззараживания воды УФИ

Преимущества:

эффективен в отношении патогенных бактерий, вирусов простейших;

экономичен;

высокая скорость обеззараживания (секунды);

не изменяет органолептические свойства и химический состав;

не образует побочных продуктов трансформации;

наличие отработанной технологии и автоматизации;

наличие способа оперативного контроля за эффективностью (по дозе УФИ - мВт/см2); Недостатки:

повышенные мутность, цветность и соли железа уменьшают проницаемость воды для УФИ, что требует предварительной очистки воды;

при недостаточной мощности излучения не все патогены инактивируются в воде (возможность реактивации);

отсутствие свойства «последействия», создает условия для повторного бактериального загрязнения очищенной воды.