Физические методы обеззараживания воды

Свойства питьевой воды и содержание в ней микроорганизмов регулируется федеральным законом "О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения". На станциях водоподготовки применяют химические и  физические методы обеззараживания воды.

Физическое обеззараживание воды

Физические способы дезинфекции воды используют:

• В системах питьевого водоснабжения.
• В фармакологической промышленности, для проведения научных экспериментов.
• Для изготовления напитков.
• В системах очистки бытовых и промышленных стоков.

К физическим методам обеззараживания воды относятся различные способы, которые мы подробно рассмотрим ниже.  Основным и самым эффективным способом при очистке воды является УФ-обеззараживание.

Метод облучения УФ-светом

Такой способ основан на бактерицидном эффекте излучения УФ-спектра с длиной волны 250–260 нм. При дозе 16 мДж/см2 погибают большинство простейших, бактерий и вирусов, а также их споры и цисты. Установки состоят из резервуара, кварцевой лампы, размещенной внутри, устройств управления и контроля. Для равномерного облучения жидкость в камере обеззараживания постоянно перемешивается. Обеззараживание питьевой воды осуществляется как за счет прямого действия УФ-лучей, так и за счет образования свободных радикалов, оказывающих бактерицидное действие.

К преимуществам такого способа относятся:

• Эффективность. УФ-излучение уничтожает подавляющее большинство бактерий и вирусов.
• Безопасность. Употребление воды, облученной ультрафиолетом, полностью безопасно. Такая обработка не вызывает образование вредных веществ, не меняет свойства воды.
• Высокая производительность. Для обеззараживания всего объема камеры установки достаточно 10 секунд. Такие установки с успехом используются на водоканалах крупных населенных пунктов.
• Возможность автоматизации. Системы дезинфекции с УФ-установками комплектуются системами автоматизированного контроля интенсивности излучения и объема проходящей через резервуар воды.
• Низкая стоимость. Стоимость обеззараживания УФ-излучением сравнима с ценой хлорирования – самого эффективного химического метода дезинфекции.

К недостаткам обеззараживания облучением ультрафиолетом относится сильное снижение эффективности в непрозрачной воде. Такие установки требуют предварительной фильтрации и обработки.

Помимо УФ-стерилизации воды есть много других физических методов обеззараживания питьевой воды, которые тоже имеют место быть. Рассмотрим кратко некоторые из них:

Термический способ обеззараживания воды

Для уничтожения микроорганизмов воду нагревают до температуры кипения. При этом за несколько минут погибает большая часть микроорганизмов и их спор. Кипячение также разрушает большинство органических примесей. Термический способ обеззараживания воды имеет следующие достоинства: снижает содержание растворимых солей жесткости, а также не влияет на физико-химические свойства воды.

К недостаткам метода относятся низкая производительность, высокие расходы на топливо или электроэнергию. Кроме того, многие опасные микроорганизмы и их споры способны выдерживать температуру 1000С более 1 часа. Воду для фармакологической промышленности или научных исследований готовят дистилляцией или пастеризацией.

Механическое обеззараживание воды

Для механического обеззараживания применяют фильтры обратного осмоса. Главный элемент таких устройств – полупроницаемая ультратонкая мембрана. Фильтры обратного осмоса удаляют 99% примесей, в том числе бактерии и крупные вирусы. Основным преимуществом является высокая производительность системы.

Однако, обратноосмотические фильтры не задерживают споры и мелкие вирусы. Очищенная ими вода нуждается в дополнительной дезинфекции.

Ультразвуковой способ дезинфекции

Обеззараживание питьевое воды ультразвуком основано на эффекте кавитации. При воздействии на воду колебаний определенной частоты возникают микропузырьки, которые затем интенсивно схлопываются. При этом возникает ударная волна, разрушающая оболочки микроорганизмов. К достоинствам метода относятся: отсутствие влияния на вкус и другие свойства воды и уничтожение большинства бактерий, вирусов, грибков и их спор.

К недостаткам такого способа обеззараживания воды относится высокая стоимость такой обработки. Цена ультразвуковых установок в несколько раз выше оборудования, применяемого для других методов дезинфекции.

Обработка G-излучением

Ионизирующее излучение обладает высокой проникающей способностью и убивает все известные бактерии, вирусы и грибки. Обработка воды G-лучами эффективно обеззараживает жидкость, разрушает токсичные соединения, ПАВ, органику. Дезинфекция происходит за счет прямого воздействия излучения и образования свободных радикалов, интенсивно окисляющих органические вещества.

Такой способ обеззараживания воды применяют для очистки промышленных и бытовых стоков. Радиационный метод позволяет обработать большой объем воды за минимальное время, а также отличается низкой стоимостью.

К недостаткам данного метода физического обеззараживания относятся высокие требования безопасности и необходимость задействовать высококвалифицированный персонал.

Электролизный метод

Способ прямого электролиза основан на образовании окислителей при прохождении электрического тока через воду. При разложении примесей под действием тока образуются гипохлорит натрия, озон, перекись водорода, другие вещества, обладающие бактерицидным действием. К преимуществам прямого электролиза относят: отсутствие затрат на закупку, транспортировку и хранение химикатов, возможность использования для систем водоподготовки бассейнов, промышленных жилых объектов, обеззараживания стоков.

Недостатки метода: невозможность контролировать количество образующихся окислителей, необходимость добавления соли в воду, содержащую недостаточно примесей.

Другие способы обеззараживания воды

Кроме физических методов очистки и обеззараживания воды широко применяются химические методы. Химический способ основан на добавлении в воду реагентов, уничтожающих бактерии и вирусы. Для этого используют:

1. Хлор и его легкоразлагаемые соединения.
2. Озон.
3. Йод и бром.
4. Соединения серебра.
5. Другие бактерицидные вещества.

Большинство реагентов оказывают негативное влияние на здоровье, при использовании химических методов необходимо строго соблюдать дозировку. Кроме того, реагенты вступают в реакции с примесями, содержащимися в воде, и образуют токсичные соединения. При применении химикатов необходимо последующее удаление избыточных реагентов.

Химические реагенты увеличивают количество примесей, могут быть причиной снижения прозрачности воды, появления неприятного запаха.

Выбор способа обеззараживания зависит от назначения системы подачи воды, состава примесей, технической и экономической эффективности, других условий. В системах подачи питьевой и хозяйственной воды чаще всего применяются комплексные методы дезинфекции.