Современные методы обеззараживания питьевой воды

Автор: Пользователь скрыл имя, 19 Марта 2012 в 06:56, реферат

Краткое описание

Среди многих отраслей современной техники, направленных на повышение уровня жизни людей, благоустройства населенных мест и развития промышленности, водоснабжение занимает большое и почетное место. Ведь вода - это непременная часть всех живых организмов, жизнедеятельность которых без воды невозможна.

Оглавление

Введение.
1. Гигиенические задачи обеззараживания питьевой воды.
2. Реагентные (химические) методы обеззараживания питьевой воды.
2.1 Хлорирование.
2.1.1 Хлор.
2.1.2 Диоксид хлора.
2.1.3 Гипохлорит натрия.
2.1.4 Хлорсодержащие препараты.
2.2 Озонирование.
2.3 Другие реагентные способы дезинфекции воды.
3. Физические методы обеззараживания питьевой воды.
3.1 Кипячение.
3.2 Ультрафиолетовое облучение.
3.3 Электроимпульсный способ.
3.4 Обеззараживание ультразвуком.
3.5 Радиационное обеззараживание.
3.6 Другие физические методы.
4. Комплексное обеззараживание.
Заключение.

Файлы: 1 файл

соврем методы обеззараж пит воды.docx

— 50.51 Кб (Скачать)

Все большее  распространение, особенно на небольших  станциях водоподготовки, приобретают  установки по производству активных хлорсодержаших реагентов электрохимическими методами. В России несколько предприятий предлагают установки типа «Санер», «Санатор», «Хлорэл-200» для производства гипохлорита натрия методом диафрагменного электролиза поваренной соли.

питьевой водоснабжение обеззараживание

 

2.2. Озонирование

 

Преимущество  озона (О3) перед другими дезинфектантами заключается в присущих ему дезинфицирующих и окислительных свойствах, обусловленных выделением при контакте с органическими объектами активного атомарного кислорода, разрушающего ферментные системы микробных клеток и окисляющего некоторые соединения, которые придают воде неприятный запах (например, гуминовые основания). Кроме уникальной способности уничтожения бактерий, озон обладает высокой эффективностью в уничтожении спор, цист и многих других патогенных микробов. Исторически применение озона началось еще в 1898 г. во Франции, где впервые были созданы опытно-промышленные установки по подготовке питьевой воды.

Количество  озона, необходимое для обеззараживания  питьевой воды, зависит от степени  загрязнения воды и составляет 1–6 мг/л при контакте в 8–15 мин; количество остаточного озона должно составлять не более 0,3–0,5 мг/л, т. к. более высокая  доза придает воде специфический  запах и вызывает коррозию водопроводных  труб.

С гигиенической  точки зрения озонирование воды –  один из лучших способов обеззараживания  питьевой воды. При высокой степени  обеззараживания воды оно обеспечивает ее наилучшие органолептические  показатели и отсутствие высокотоксичных  и канцерогенных продуктов в  очищенной воде.

Ограничениями для распространения технологии озонирования являются высокая стоимость  оборудования, большой расход электроэнергии, значительные производственные расходы, а также необходимость высококвалифицированного оборудования. Последний факт обусловил  использование озона лишь при  централизованном водоснабжении. Кроме  того, в процессе эксплуатации установлено, что в ряде случаев (если температура  обрабатываемой природной воды превышает 22 °С) озонирование не позволяет достичь  требуемых микробиологических показателей  по причине отсутствия эффекта пролонгации  дезинфицирующего воздействия

Метод озонирования воды технически сложен и наиболее дорогостоящ среди других методов  обеззараживания питьевой воды.. Технологический процесс включает последовательные стадии очистки воздуха, его охлаждения и осушки, синтеза озона, смешения озоновоздушной смеси с обрабатываемой водой, отвода и деструкции остаточной озоновоздушной смеси, вывода ее в атмосферу. Все это ограничивает использование данного метода в повседневной жизни.

Другим существенным недостатком озонирования явялется токсичность озона. Предельно допустимое содержание этого газа в воздухе производственных помещений - 0,1 г/м3. К тому же существует опасность взрыва озоновоздушной смеси.

Существующие  конструкции современных озонаторов представляют собой большое количество близко расположенных ячеек, образованных электродами, один из которых находится  под высоким напряжением, а второй – заземлен. Между электродами  с определенной периодичностью возникает  электрический разряд, в результате которого в зоне действия ячеек из воздуха образуется озон. Полученной озоновоздушной смесью барботируют обрабатываемую воду. Подготовленная таким образом вода по вкусу, запаху и другим свойствам превосходит воду, обработанную хлором.

 

2.3. Другие реагентные способы обеззараживания воды

Применение  тяжелых металлов (медь, серебро  и др.) для обеззараживания питьевой воды основано на использовании их «олигодинамического» свойства – способности  оказывать бактерицидное действие в малых концентрациях. Эти металлы  могут вводиться в виде растворов  солей либо методом электрохимического растворения. В обоих этих случаях возможен косвенный контроль их содержания в воде. Следует заметить, что ПДК ионов серебра и меди в питьевой воде достаточно жесткие, а требования к воде, сбрасываемой в рыбохозяйственные водоемы, еще выше.

К химическим способам обеззараживания питьевой воды относится также широко применявшееся  в начале 20 в. обеззараживание соединениями брома и йода, обладающими более  выраженными бактерицидными свойствами, чем хлор, но требующими и более  сложной технологии. В современной практике для обеззараживания питьевой воды йодированием предлагается использовать специальные иониты, насыщенные йодом. При пропускании через них воды йод постепенно вымывается из ионита, обеспечивая необходимую дозу в воде. Такое решение приемлемо для малогабаритных индивидуальных установок. Существенным недостатком является изменение концентрации йода во время работы и отсутствие постоянного контроля его концентрации.

Применение  активных углей и катионитов, насыщенных серебром, например, С-100 Ag или С-150 Ag фирмы « Purolite », преследует цели не «серебрения» воды, а предотвращения развития микроорганизмов при прекращении движения воды. При остановках создаются идеальные условиях для их размножения – большое количество органики, задержанное на поверхности частиц, их огромная площадь и повышенная температура. Наличие серебра в структуре этих частиц резко уменьшает вероятность обсеменения слоя загрузки. Серебросодержащие катиониты разработки ОАО НИИПМ – КУ-23СМ и КУ-23СП – содержат в себе значительно большее количество серебра и предназначены для обеззараживания воды в установках небольшой производительности.

 

 

3. Физические методы обеззараживания питьевой воды

 

3.1 Кипячение

 

 

Из физических способов обеззараживания воды наиболее распространенным и надежным (в частности, в домашних условиях) является кипячение.

При кипячении  происходит уничтожение большинства  бактерий, вирусов, бактериофагов, антибиотиков и других биологических объектов, которые часто содержатся в открытых водоисточниках, а как следствие и в системах центрального водоснабжения.

Кроме того, при  кипячении воды удаляются растворенные в ней газы и уменьшается жесткость. Вкусовые качества воды при кипячении меняются мало. Правда для надежной дезинфекции рекомендуется кипятить воду в течение 15 - 20 минут, т.к. при кратковременном кипячении некоторые микроорганизмы, их споры, яйца гельминтов могут сохранить жизнеспособность (особенно если микроорганизмы адсорбированы на твердых частицах). Однако применение кипячения в промышленных масштабах, конечно же, не представляется возможным ввиду высокой стоимости метода.

 

 

3.2 Ультрафиолетовое излучение

 

 

Обработка УФ-излучением – перспективный промышленный способ дезинфекции воды. При этом применяется свет с длиной волны 254 нм (или близкой к ней), который называют бактерицидным. Дезинфицирующие свойства такого света обусловлены их действием на клеточный обмен и особенно на ферментные системы бактериальной клетки. При этом бактерицидный свет уничтожает не только вегетативные, но и споровые формы бактерий.

Современные установки УФ-обеззараживания имеют производительность от 1 до 50 000 м3/ч и представляют собой выполненную из нержавеющей стали камеру с размещенными внутри УФ-лампами, защищенными от контакта с водой прозрачными кварцевыми чехлами. Вода, проходя через камеру обеззараживания, непрерывно подвергается облучению ультрафиолетом, который убивает все находящиеся в ней микроорганизмы. Наибольший эффект обеззараживания питьевой воды достигается при расположении УФ-установок после всех других систем очистки, как можно ближе к месту конечного потребления.

Этот способ приемлем как в качестве альтернативы, так и дополнения к традиционным средствам дезинфекции, поскольку  абсолютно безопасен и эффективен.

Важно отметить, что в отличие от окислительных  способов при УФ-облучении не образуются вторичные токсины, и поэтому верхнего порога дозы ультрафиолетового облучения не существует. Увеличением дозы почти всегда можно добиться желаемого уровня обеззараживания.

Кроме того УФ-облучение не ухудшает органолептические свойства воды, поэтому может быть отнесено к экологически чистым методам ее обработки.

Вместе с  тем, и этот способ имеет определенные недостатки. Подобно озонированию, УФ-обработка не обеспечивает пролонгированного действия. Именно отсутствие последействия делает проблематичным ее применение в случаях, когда временной интервал между воздействием на воду и ее потреблением достаточно велик, например в случае централизованного водоснабжения. Для индивидуального водоснабжения УФ-установки являются наиболее привлекательными.

Кроме того, возможны реактивация микроорганизмов и даже выработка новых штаммов, устойчивых к лучевому поражению.

Этот способ требует строжайшего соблюдения технологии,

Организация процесса УФ-обеззараживания требует больших капитальных вложений, чем хлорирование, но меньших, чем озонирование. Более низкие эксплуатационные расходы делают УФ-обеззараживание и хлорирование сопоставимыми в экономическом плане. Расход электроэнергии незначителен, а стоимость ежегодной замены ламп составляет не более 10% от цены установки.

Фактором, снижающим  эффективность работы установок  УФ-обеззараживания при длительной эксплуатации, является загрязнение кварцевых чехлов ламп отложениями органического и минерального состава. Крупные установки снабжаются автоматической системой очистки, осуществляющей промывку путем циркуляции через установку воды с добавлением пищевых кислот. В остальных случаях применяется механическая очистка.

Другим фактором, снижающим эффективность УФ-обеззараживания, является мутность исходной воды. Рассеивание лучей значительно ухудшает эффективность обработки воды.

 

3.3 Электроимпульсный метод

 

Достаточно  новым способом обеззараживания  воды является электроимпульсный способ - использование импульсивных электрических  разрядов (ИЭР).

Сущность  метода заключается в возникновении  электрогидравлического удара, так  называемого эффекта Л. А. Юткина.

Технологический процесс состоит из шести ступеней:

подача жидкости в рабочий объём при равномерном  профиле распределения скорости (причём рабочий объём заполняют  с воздушным промежутком, а равномерный  профиль распределения жидкости помогает уменьшить энергоёмкость  процесса),

зарядку накопителя электроэнергии в режиме постоянной мощности,

инициирование одного или серии электрических  разрядов в жидкости при скорости нарастания переднего фронта напряжения не менее 1010 В/с (энергию дозируют путём отсчёта зарядов),

усиление  эффекта разрушения микроорганизмов  за счет формирования волн растяжения при отражении волн сжатия, образованных электрическим разрядом от свободной  поверхности жидкости,

подавление  или гашение ударных волн в  подводящих и отводящих жидкость магистралях для исключения их разрушения,

отведение обеззараженной жидкости из рабочего объёма.

Кроме того, в  частном случае возможно инициирование  электрических разрядов в объеме, отделенном от рабочего объема средой, сохраняющей или увеличивающей  амплитуду волн сжатия. Примером материала, являющегося средой, сохраняющей амплитуду волны на границе с водой, может быть пенополистирол.

В процессе обеззараживания  питьевой воды электроимпульсным способом происходит большое количество явлений: мощные гидравлические процессы, образование  ударных волн сверхвысокого давления, образование озона, явления кавитации, интенсивные ультразвуковые колебания, возникновение импульсивных магнетических  и электрических полей, повышение  температуры. Результатом всех этих явлений является уничтожение в  воде практически всех патогенных микроорганизмов. Очень важно заметить, что вода, обработанная ИЭР, приобретает бактерицидные  свойства, которые сохраняются до 4 мес.

Основным  преимуществом электроимпульсного способа обеззараживания питьевой воды является экологическая чистота, а так же возможность использования  в больших объемах жидкости.

Однако этот способ имеет ряд недостатков, в  частности относительно высокую  энергоемкость (0,2-1 кВтч/м3) и, как следствие  – дороговизну.

Электрохимический метод.

Серийно производятся установки «Изумруд», «Сапфир», «Аквамин» и т.п. Их работа основана на пропускании воды через электрохимический диафрагменный реактор, разделенный ультрафильтрационной металлокерамической мембраной на катодную и анодную область. При подаче постоянного тока в катодной и анодной камерах происходит образование щелочного и кислого растворов, электролитическое образование активного хлора. В этих средах гибнут практически все микроорганизмы и происходит частичное разрушение органических загрязнений. Конструкция проточного электрохимического элемента хорошо отработана, и набором из различного числа таких элементов получают установки заданной производительности.

 

 

3.4 Обеззараживание ультрозвуком

 

В некоторых  случаях для обеззараживания  воды используется ультразвук. Впервые  этот метод был предложен в 1928 г. Механизм действия ультразвука до конца неясен. По этому поводу высказываются  следующие предположения:

- ультразвук  вызывает образование пустот  в сильно завихренном пространстве, что ведет к разрыву клеточной стенки бактерии;

- ультразвук  вызывает выделение растворенного  в жидкости газа, а пузырьки  газа, находящиеся в бактериальной  клетке, вызывают ее разрыв.

Преимуществом использования ультразвука перед  многими другими средствами обеззараживания сточных вод служит его нечувствительность к таким факторам, как высокая мутность и цветность воды, характер и количество микроорганизмов, а также наличие в воде растворенных веществ.

Единственный  фактор, который влияет на эффективность обеззараживания сточных водультразвуком — это интенсивность ультразвуковых колебаний. Ультразвук — это звуковые колебание, частота которых находится значительно выше уровня слышимости. Частота ультразвука от 20000 до 1000000 Гц, следствием чего и является его способность губительным образом сказываться на состоянии микроорганизмов. Бактерицидное действие ультразвука разной частоты весьма значительно и зависит от интенсивности звуковых колебаний.

Обеззараживание и очистка воды ультразвуком считается  одним из новейших методов дезинфекции. Ультразвуковое воздействие на потенциально опасные микроорганизмы не часто  применяется в фильтрах обеззараживания питьевой воды, однако его высокая эффективность позволяет говорить о перспективности этого метода обеззараживания воды, не смотря на его дороговизну.

Информация о работе Современные методы обеззараживания питьевой воды