ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЕ ВОДЫ

Известно достаточно много различных методов обеззараживания воды. Их можно разделить на четыре основные группы: термические с использованием сильных окислителей, ионов благородных металлов (например, серебра); физические, включающие ультразвук большой интенсивности; радиоактивное излучение; ультрафиолетовое излучение. Среди указанных методов широкое распространение получили использование сильных окислителей, например, хлора, гипохлорита натрия, озона, и физический метод — ультрафиолетовая обработка.

Для обеззараживания воды на водоочистных комплексах в основном используют различные хлорсодержащие реагенты, в том числе хлор и его производные, хлорную известь, гипохлорит натрия и др., под действием которых бактерии, находящиеся в воде, погибают в результате окисления веществ, входящих в состав протоплазмы их клеток. Хлор также действует на органические вещества с образованием различных, как правило, токсичных, соединений.

Для качественного хлорирования необходимо организовать условия для интенсивного перемешивания очищаемой воды с хлорсодержащим реагентом, а затем не менее чем получасовой контакт хлора с водой. Причем такой контакт может происходить в различных резервуарах, а в отдельных случаях в трубопроводах достаточной длины, даже без водоразбора. Указанное время необходимо для того, чтобы ингибирующее воздействие хлорсодержащего реагента на клетки микроорганизмов привело к их гибели.

Ранее достаточно широко применялся жидкий хлор, но он является высокотоксичным веществом и представляет опасность для жилых микрорайонов, которые все ближе подступают к территориям станций водоподготовки. В отличие от хлора гипохлорит натрия не горюч и не взрывоопасен, он относится к малотоксичным веществам, поэтому в последнее время станции водоподготовки переводят на использование гипохлорита натрия. Следует отметить, что в Москве и Санкт-Петербурге повсеместно применяется гипохлорит натрия. При его использовании риск возникновения чрезвычайных ситуаций и их последствий несоизмеримо ниже, чем при использовании жидкого хлора. И хлор, и гипохлорит натрия при попадании в воду образуют хлорноватистую кислоту, участвующую непосредственно в процессах инактивации микробиологических загрязнений. Именно этим объясняется аналогичное обеззараживающее действие двух реагентов. Поскольку новый дезинфектант применяется в виде разбавленного раствора, в питьевой воде образуется меньшее количество побочных продуктов, чем при использовании жидкого хлора. Согласно проведенным исследованиям либо количество хлорорга- нических соединений не увеличивается после обработки гипохлоритом натрия по сравнению с фоновым содержанием, либо они появляются в ничтожно малых количествах, не превышающих норм ПДК.

Известно, что источниками побочных продуктов хлорирования воды являются природные примеси и различные антропогенные загрязнители. Разнообразие побочных продуктов хлорирования связано с формированием химического состава водоисточника и условиями водоподготовки. При этом основная доля приходится на летучие галогенорганические соединения — тригалогенметаны (ТГМ), суммарная концентрация которых нередко достигает 100— 200 мкг/дм3. Результаты многочисленных исследований доказывают, что образование ТГМ связано с наличием в воде в том числе гумусовых веществ. Известно также, что большое влияние на качество природных вод оказывают водоросли, в процессе жизнедеятельности которых и после отмирания клеток которых в водную среду попадает большое количество веществ различной химической природы. Часть этих веществ характерна практически для всех водорослей, другая часть отличается значительной специфичностью и найдена лишь у отдельных представителей из определенных отделов, классов и родов.

Введение в воду хлора вызывает появление в ней специфических хлорных запахов и привкусов. Они ощущаются уже при содержании в воде хлора в количестве 0,3—0,4 мг/л. Кроме того, если в исходной воде содержатся некоторые вещества, например фенолы, введение в нее хлора вызывает появление сильных неприятных запахов и привкусов. Для борьбы с этими запахами и привкусами применяют ам- монизацию воды, т.е. вводят в воду аммиак или его соли одновременно с хлором.

При аммонизации процесс хлорирования протекает несколько иначе. При взаимодействии водного раствора NH4OH с хлорноватистой кислотой НОС1, образующейся при хлорировании воды, получаются хлорамины, которые изменяют характер взаимодействия хлора с фенолами и препятствуют образованию хлорфенольных запахов. В то же время они ослабляют бактерицидное действие хлора, но удлиняют период этого действия. Соотношение доз аммиака и хлора зависит от физико-химических свойств воды и устанавливается в каждом случае опытным путем.

Для введения и дозирования аммиака применяют дозаторы — ам- монизаторы, подобные хлораторам, но выполненные из материалов, устойчивых к аммиаку, и имеющие некоторые конструктивные особенности. Газообразный аммиак доставляется на станцию в баллонах. Кроме аммиака для аммонизации используют сульфат аммония (NH4)2S04.

Применение хлорирования с аммонизацией также является эффективным средством борьбы с развитием бактериальной жизни в трубах водопроводной сети и, в частности, с железобактериями, вызывающими зарастание труб.

Широкое применение в области водоподготовки получило озонирование. Оно применяется, как в качестве предварительной стадии очистки, так и на завершающих стадиях. Фото лабораторной озонирующей установки представлено на рис. 3.23.

Принцип работы большинства установок для озонирования воды заключается в следующем. Атмосферный воздух пропускается через фильтр для очистки от пыли, после чего воздушным компрессором нагнетается на охлаждающие устройства, откуда поступает в устройства для осушки воздуха. Охладителем служит вода, подаваемая, например, в змеевик. Охлажденный и осушенный воздух направляется в генераторы озона. Под действием электрического разряда в определенном количестве образуется озон, который дает смесь с воздухом.

Заключительным этапом технологического процесса является быстрое и полное смешение воды с озонированным воздухом в специальном резервуаре. Доза озона для обработки воды колеблется обычно от 0,6 до 3,5 мг/л — в зависимости от показателей исходной воды.

Лабораторная озонирующая установка

Рис. 3.23. Лабораторная озонирующая установка

Другим эффективным способом обеззараживания воды является ультрафиолетовая обработка.

Этот способ обеззараживания заключается в прохождении тонкого слоя воды вдоль ультрафиолетовой лампы, так как облучение проходит лишь на несколько сантиметров в глубину воды. Ультрафиолетовая лампа защищена кварцевой трубкой. При этом лампа может быть установлена непосредственно в воде, но кварцевая трубка в течение срока службы покрывается частицами, ограничивающими поток ультрафиолетовых лучей от лампы. Поэтому все типы ламп снабжены очистителями. Каждая ультрафиолетовая камера рассчитана на некоторый максимальный объем, который не должен быть превышен. Следовательно, большинство камер снабжено регулировочным клапаном, который ограничивает расход воды, идущей от насоса, при ее высоком потреблении.

Отечественный рынок предлагает много различных типов установок для обработки воды ультрафиолетом (УФ). Так, например, НПО «ЛИТ» (Москва, Россия) разработала широкий спектр УФ- систем обработки природных вод различной производительности в зависимости от качества воды, необходимой степени обеззараживания и условий эксплуатации. Вся производственная линейка серийных УФ-систем этой компании проходит обязательную сертификацию, в том числе имеет в своем составе оборудование, аттестованное по международным стандартам: OVGW (Австрия), DVGW (Германия), USEPA (США). На рис. 3.24 представлены различные типы установок НПО «ЛИТ».

Ниже указаны достоинства ультрафиолетовой обработки воды:

  • • универсальность и эффективность поражения различных микроорганизмов — УФ-лучи уничтожают не только вегетативные, но и спорообразующие бактерии, которые при хлорировании обычными нормативными дозами хлора сохраняют жизнеспособность;
  • • сохранение физико-химического состава воды;
  • • отсутствие ограничения по верхнему пределу дозы; не требуется организации специальной системы безопасности, как при хлорировании и озонировании;
  • • отсутствие вторичных продуктов;
  • • не требуется создания реагентного хозяйства;
  • • оборудование работает без специального обслуживающего персонала;
  • • лучшее по сравнению с другими методами соотношение «качество обеззараживания — цена».

К недостаткам метода относятся:

  • • падение эффективности при обработке плохо очищенной воды (мутная, цветная вода);
  • • периодическая отмывка ламп от налета осадков, требующаяся при обработке мутной и жесткой воды;
  • • отсутствие эффекта последействия.
Установки обработки воды ультрафиолетом НПО «ЛИТ»

Рис. 3.24. Установки обработки воды ультрафиолетом НПО «ЛИТ»: а — УДВ — группа корпусного (напорного) оборудования, где лампы расположены вдоль обрабатываемого потока воды; б — УДВ Pro — группа корпусного (напорного) оборудования, где лампы расположены поперек обрабатываемого потока воды; в — МЛП — группа канального (лоткового) оборудования, где кассеты с лампами (модули) расположены в канале вдоль потока обрабатываемой воды; г — МЛВ — группа канального (лоткового) оборудования, где кассеты с лампами

(модули) расположены вертикально поперек потока обрабатываемой воды

Сравнивая методы обеззараживания (хлорирование, ультрафиолетовая обработка и озонирование), можно сказать, что каждая из трех технологий, если она применяется в соответствии с нормами, может обеспечить необходимую степень инактивации бактерий, в частности, по индикаторным бактериям группы кишечной палочки и общему микробному числу Стоит также отметить, что рекомендуется сочетать указанные способы обеззараживания с явлениями уменьшения мутности.

Озон и ультрафиолет имеют достаточно высокий обеззараживающий эффект при реальных для практики дозах, а хлорирование менее эффективно по отношению к вирусам, но технологическая простота процесса хлорирования и доступность хлора обусловливают широкое распространение именно этого метода обеззараживания.

Что касается экономики обеззараживания, то метод озонирования наиболее технически сложен и дорогостоящ по сравнению с хлорированием и ультрафиолетовым обеззараживанием. Кроме того, ультрафиолетовое излучение не меняет химического состава воды даже при дозах, намного превышающих практически необходимые.

Хлорирование обеспечивает консервацию воды в дозах 0,3— 0,5 мг/л, т.е. обладает необходимым длительным действием. Следует отметить, что хлорирование может привести к образованию нежелательных хлорорганических соединений, обладающих высокой токсичностью и канцерогенностью.

При озонировании также возможно образование побочных продуктов, которые относятся нормативами к токсичным, — альдегидов, кетонов и других алифатических ароматических соединений.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >