Как обеззараживать воду ультрафиолетом

Новые системы обеззараживания воды

Относительно новые средства обеззараживания воды: электроимпульсный и электрохимический метод. Суть заключается в том, что воду пропускают через диафрагменный электрохимический реактор, который разделен металлокерамической мембраной. Эта мембрана способна проводить ультрафильтрацию на катодную и анодную область. После подачи тока в анодные и катодные камеры, образуется щелочной и кислый растворы, и, как следствие, электролитическое образование, так называемый активный хлор. Такое средство для обеззараживания воды способно обеспечитьбыструю гибель почти всех вредоносных микроорганизмов.

Метод электроимпульсного воздействия способен обеззараживать электрическим зарядом, после которого возникает ударная волна сверхвысокого давления и световое излучение. В результате образовывается озон, который оказывает губительное действие на микроорганизмы.

Новые способы очистки достаточно дорогостоящие и не применимы в бытовых домашних условия ввиду сложности протекающих процессов и необходимости постоянного квалифицированного обслуживания.

Прежде чем проводить дезинфекцию и делать выбор того или иного способа очистки, необходимо предварительно сделать анализ на степень загрязнения воды: минеральными, биологическими соединениями и микроорганизмами. По результатам анализа подбирается оптимальный вариант качественной дезинфекции и очистки воды.

https://youtube.com/watch?v=H4-oRmQNojE

Недостатки обеззараживания воды УФ-излучением

• Ультрафиолет обезвреживает все микроорганизмы, кроме тех, у которых есть к нему устойчивость, например, с кишечной палочкой он не справится, в случае с нею придется искать другой метод.
• Для получения результатов жидкость необходимо предварительно очищать – механически удалять из нее крупнодисперсные частицы и другие примеси, а по завершении полного цикла процедуры еще и проводить хлорирование.
• Нужно контролировать уровень железа – следить, чтобы он не превышал допустимую норму, иначе его фракции будут осаждаться на кварцевом чехле и снижать эффективность процесса.
• Отсутствует накопительный эффект – действие одноразовое, и если после него H2O будет какое-то время отстаиваться в резервуаре, вирусы или бактерии могут завестись в ней повторно.

Условия применения метода

Эффективным на практике способ окажется только при соблюдении ряда требований:

1. Правильная дозировка, зависящая от интенсивности и длительности продуцирования УФ, которые вычисляются исходя из количества микроорганизмов и их устойчивости; если она будет недостаточной, бактерии не потеряют способность размножаться, если чрезмерной, рабочая среда окажется перенасыщенной железом.
2. Допустимые доля и состав примесей – если они больше нормы, они крупнодисперсные или меняют цветность, это серьезным образом ухудшает результаты, и зачастую даже делает процесс бесполезным. Значительные по размерам частицы забивают фильтр, превращаясь в некий щит для бактерий, ну а ухудшение органолептики – это минус сам по себе.
3. Отсутствие кишечной палочки – у нее максимальная устойчивость к лучам, значит, если она будет содержаться в жидкости, это затруднит обезвреживание других микроорганизмов и, совершенно точно, сделает H2O опасной для использования в быту.

Комбинированные методы обеззараживания воды

Для достижения наибольшего эффекта используют комбинированные способы, как правило, реагентные методы сочетают с безреагентными.

Высокую популярность возымело сочетание УФ-облучения с хлорированием. Так, уф-лучи убивают патогенную микрофлору, а хлор препятствует повторному заражению. Данный метод используют как для очистки питьевой воды, так и очистки воды в бассейнах.

Для обеззараживания бассейнов УФ-излучение преимущественно используют с гипохлоритом натрия.

Другие методы включает в себя окисление в сочетании с тяжелыми металлами. Окислителями могут выступать как хлорсодержащие элементы, так и озон. Суть комбинирования состоит в том, что окислители обивают вредные микробы, а тяжелые металлы позволяют сохранить воду обеззараженной. Существуют и другие способы комплексной дезинфекции воды.

Иодирование и бромирование

Иодирование – метод обеззараживания, использующий иодсодержащие соединения. Дезинфицирующие свойства йода известны медицине с давних времен. Несмотря на то, что данный метод широко известен и неоднократно предпринимались попытки его использования, использование йода в качестве дезинфектора воды популярности не приобрело. Данный метод имеет существенный недостаток, растворяясь в воде, он вызывает специфический запах.

Бром – довольно эффективный реагент, который уничтожает большую часть известных бактерий. Однако, в силу своей высокой стоимости популярностью не пользуется.

Какие бывают стоки

Стоки бывают:

• хозяйственно-бытовые — из домов, дач, санаториев, пищевых организаций, культурных зданий, магазинов;
• промышленно-бытовые — от различных предприятий;
• от медицинских организаций, в том числе инфекционных больниц;
• от предприятий животноводства и птицеводства;
• стоки шахт, карьеров;
• ливневые;
• дренажные.

Хозяйственно-бытовые стоки сильно загрязнены микроорганизмами, органическими частицами. Перед дезинфекцией их очищают механическим и биологическим методом. Состав промышленных стоков зависит от особенностей работы предприятия.

Наиболее опасны в плане инфицирования сточные воды от инфекционных больниц, животноводческих и птицеводческих учреждений. Наименьшим загрязнением отличаются дренажные, ливневые стоки.

К просмотру познавательный сюжет:

1 Признаки грязной воды

Домовладельцу даже не нужно заглядывать в колодец, чтобы определить, что воду нельзя употреблять для питья. К первым признакам загрязнения относятся следующие показатели:

1. Основным критерием высокого качества является прозрачность воды для питья. Если она ухудшилась, значит – произошло загрязнение. Нередко наличие примесей заметно невооруженным глазом. В воде могут плавать иловые частицы и остатки органических веществ.
2. Неприятный запах, появляющийся из-за жизнедеятельности бактерицидных микроорганизмов. В этом случае из емкости с колодезной водой будет пахнуть гнилью точно так же, как и на участке с болотом. Запах, появляющийся из-за органического разложения, трудно не почувствовать.
3. Поменялся вкус воды, который стал тоже гнилистым. Если ее выпить, сразу же чувствуется привкус  тины.
4. Появилось цветение — это свидетельствует о последней стадии развития загрязнения. На этом этапе вода становится зеленой или желтой. Ее можно пропустить через фильтр из ткани. На нем останутся органические отложения.

Домовладелец точно никогда не знает, какие конкретно бактерии заставили воду цвести. Чтобы определить источник загрязнения и способы его устранения, необходимо воспользоваться помощью лаборатории санэпидемстанции, где будут проведены нужные анализы. После этого домовладелец получит четкие указания относительно способов ликвидации загрязнения.

Конструкция установки для обеззараживания воды

Конструкция всех установок для очистки воды ультрафиолетом одна. Такая конструкция состоит из нескольких ламп (как правило, их четыре), находящихся в чехлах из кварца. Они омываются водой, и под действием ультрафиолета жидкость очищается от бактерий.

Чтобы выбрать установку для очистки, учитывают такие критерии:

1. Производительность: поскольку такие приборы постоянно воздействуют на жидкость, их мощность рассчитывают в зависимости от количества обрабатываемой воды. Соответственно, производительность устройства подбирают в зависимости от объема воды, которую нужно обеззаразить. Если есть необходимость повысить мощность устройства, к нему подсоединяют накопительный резервуар.
2. Пропускная способность: данный показатель зависит от химических и физических свойств жидкости. Другими словами, чем она жестче и грязнее, тем мощнее должно быть оборудование.
3. Мощность: в случае с установкой для УФ очистки воды, эта характеристика показывает, какая доза облучения будет воздействовать на воду. Этот показатель рассчитать самостоятельно не получится, так как он зависит от видового разнообразия микроорганизмов и их устойчивости к облучению, а этот показатель можно рассчитать только в лаборатории.

Плюсы и минусы

Определяясь, стоит ли устанавливать прибор для очистки воды ультрафиолетом дома, стоит рассмотреть плюсы и минусы подобных конструкций (рисунок 3).

Поскольку УФ излучение является природным, оно не меняет структуру воды и не имеет на нее негативного влияния, поэтому данный метод считается одним из самых востребованных и популярных.

К преимуществам данного типа очистки относятся:

1. Универсальность: ультрафиолетовое излучение уничтожает большинство патогенных микроорганизмов, живущих в воде.
2. Скорость: под действием ультрафиолетового излучения микробы погибают уже через несколько секунд воздействия, но этот показатель напрямую зависит от мощности установки.
3. Экологичность: очистка воды УФ излучением не предполагает использование химикатов, поэтому жидкость становится полностью пригодной для использования человеком и не нуждается в дополнительной фильтрации.

Но у данного метода есть и недостатки. Во-первых, в воде могут находиться микроорганизмы, устойчивые к такому излучению. Они встречаются редко, но, если были обнаружены в воде, очистку ультрафиолетом придется дополнить другими средствами.

Во-вторых, сильно загрязненную воду необходимо предварительно очистить от крупных частиц мусора и других примесей, так как УФ лучи их не ликвидируют.

Рисунок 3. Чертежи и схема работы классической установки

Кроме того, не стоит забывать о том, что вода становится чистой только в момент контакта с установкой и микробы могут появиться в ней повторно. Но это проблема несущественна, если вы уверены в качестве и герметичности системы очистки.

Олигодинамия

Олигодинамия – обеззараживание воды посредством воздействия на нее благородных металлов. Наиболее изучено применение золота, серебра и меди.

Самым же популярным металлом в целях уничтожения вредных микроорганизмов является серебро. Его свойства раскрыли еще в древности, в емкость с водой помещали ложку или монетку из серебра и давали такой воде отстояться. Утверждение, что такой метод эффективен довольно спорное.

Теории влияния серебра на микробы не получили окончательного подтверждения. Существует гипотеза, согласно которой клетку разрушают электростатические силы, возникающие между ионами серебра с положительным зарядом и отрицательно заряженными клетками бактерий.

Серебро – тяжелый металл, который в случае накопления в организме может вызывать ряд заболеваний. Достичь антисептического эффекта можно лишь при высоких концентрациях данного металла, которое губительно для организма. Меньшее количество серебра способно только приостановить рост бактерий.

К тому же, практически не чувствительные к серебру спорообразующие бактерии, не доказано его влияние на вирусы. Поэтому применение серебра целесообразно лишь для продления сроков хранения изначально чистой воды.

Другим тяжелым металлом, способным оказывать бактерицидное воздействие, является медь. Еще в древности заметили, что вода, которая стояла в медных сосудах, гораздо дольше сохраняла свои высоковеществ. На практике данный метод используют в основных в бытовых условиях для очищения небольшого объема воды.

Эффективность

Перечень патогенных микроорганизмов, которые нейтрализует УФ-система при работе на частоте 245 нм:

• Сальмонелла.
• Бактерии кишечной палочки.
• Лямблии.
• Криптоспоридиоз.
• Дизентерия.
• Брюшной тиф.
• Полиомиелит.
• Менингит.
• Холера.
• Вирусный гепатит.
• Стрептококк.
• Грибки.

Важно! Несмотря на то, что чрезмерное воздействие солнечных лучей может спровоцировать рак кожи, УФ-лучи при дезинфекции воды в закрытом резервуаре такого эффекта не вызывают. Технология не представляет опасности для людей и домашних животных

Обработка жидкости ультрафиолетом позволяет эффективно бороться с патогенной флорой. Технология является эффективной заменой технологии хлорирования.

Однако она не избавляет воду от тяжелых металлов, прочих примесей, неприятных вкусов и запахов. Поэтому антисептическую УФ-установку используют совместно с механическими фильтрами.

Химические методы обеззараживания питьевой воды

Химические способы основаны на добавлении в воду различных реагентов-окислителей, которые убивают вредоносные бактерии. Наибольшую популярность среди таких веществ получили хлор, озон, гипохлорит натрия, диоксид хлора.

Для достижения высокого качества важно правильно рассчитать дозу реагента. Малое количество вещества может не возыметь эффекта, а даже наоборот способствовать увеличению числа бактерий

Реагент необходимо вводить с избытком, это позволит уничтожить как имеющиеся микроорганизмы, так и бактерии, попавшие в воду после обеззараживания.

Избыток нужно рассчитывать очень аккуратно, чтобы он не мог нанести вред людям. Наиболее популярные химические методы:

• хлорирование;
• озонирование;
• олигодинамия;
• полимерные реагенты;
• иодирование;
• бромирование.

Нормативная документация в области безопасности питьевой воды

Со стороны государства качество воды строго контролируется с помощью нормативных документов, правил и ограничений. Основой законодательных актов в области охраны водных ресурсов и контроля качества используемой воды являются два документа: Федеральный закон «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» и Водный кодекс.

Первый закон содержит требования к качеству источников водоснабжения, из которых вода поступает в жилые дома и на нужды сельского хозяйства. Второй документ описывает нормы использования водных источников и указания по обеспечению их безопасности, а также определяет меры наказания.

ГОСТы

ГОСТы описывают правила, по которым должен проходить контроль качества сточных и питьевых вод. В них содержатся методики проведения анализов в полевых условиях, а также позволяют разделить воды на группы. Самые важные из ГОСТов представлены в таблице.

СНиПы

Строительные нормы и правила определяют требования к возведению сооружений очистки вод, к монтажу различных видов трубопроводов и систем водоснабжения. Информация содержится в СНиПах под следующими номерами: СНиП 2.04.01-85, СНиП 3.05.01-85, СНиП 3.05.04-85.

СанПиНы

Санитарно-эпидемиологические правила и нормы содержат гигиенические требования к качеству различных групп вод, к составу, к водозаборным сооружениям и месторасположению водозаборов: СанПиН 2.1.4.559-96, СанПиН 4630-88, СанПиН 2.1.4.544-96, СанПиН 2.2.1/2.1.1.984-00.

Таким образом, эффективность обеззараживания водопроводной воды контролируется с установленной регулярностью и в соответствии со множеством правил и нормативов. А большое число различных методов дезинфекции свежей воды позволяют для любых условий подобрать оптимальный вариант. Что делает грамотно очищенную и обработанную воду безопасной для употребления людьми.

Технологии обеззараживания:

• Хлорирование;
• Озонирование воды;
• Ультрафиолетовая обработка.

Хлорирование

Метод является самым небезопасным для жизни и здоровья человека. Вызывает мутации и различные тяжелые заболевания.

Хлорирование воды — это химический метод очистки от микробов. Однако, хлор вреден не только для микроорганизмов, но и для человека. Вода с его содержанием может быть причиной серьезных заболеваний и генетических мутаций. Большинство вирусов и простейших бактерий успешно мутировали и приспособились к когда-то вредному для них хлору. Чтобы обезвредить вирусы необходимо повысить количество химикатов, что приведет к ухудшению и самой питьевой воды. Реагенты надо хранить в закрытых специально оборудованных помещениях или складах.

Озонирование

Небезопасный метод для жизни и здоровья человека, однако в отличие от первого метода, для него не требуются опасные реагенты и их не надо хранить в закрытых специально оборудованных помещениях или складах.

И это еще один способ химического обеззараживания. Технология работы такого метода заключается в окислении и ликвидации всей органики при помощи аллотропной модификации кислорода, или иначе говоря с применением озона. Однако, применение озона, так же как и использование хлора, может привести к тяжелым последствиям. Кроме этого, сама технология требует большой расход энергии и денег.

Стоит отметить, тот факт, что озонирование имеет большое преимущество перед хлором, так как хранить опасные реагенты на складах нет необходимости.

Ультрафиолетовое обеззараживание

Ультрафиолетовое обеззараживание воды — это обработка без химических веществ. Этот метод обработки для человека намного безопаснее, чем два ранее описанных методов по обеззараживанию воды. Фотохимическая реакция, создаваемая ультрафиолетом, безвозвратно изменяют ДНК и РНК микробов, вследствие чего у них пропадает способность к регенерации и размножению. Кроме очистки, ультрафиолетовое излучение используется на различных промышленных объектах.

Таблица воздействия ультрафиолета на микроорганизмов

Норма ультрафиолета

Для воды разного назначения используется абсолютно разный ультрафиолет. Положенная норма Ультрафиолета для обеззараживания воды разного типа:

• Сточная вода — расход не меньше 30 мДж на см. кв;
• Питьевая вода – расход не меньше 25 мДж на см. кв.

9 Смывка грязи и очистка дна

Большое количество солнечного света поступает в колодец, если шахта закрывается неплотно. По этой причине активно развиваются бактерии. В результате происходит цветение воды. Она приобретает зеленый цвет. Исправить ситуацию помогает защита в виде навеса, который нужно установить на оголовке шахты.

Плотная губка или щетка с жестким ворсом используется для очистки стенок колодца от водорослей, паутины и мха. В процессе нельзя применять моющие вещества бытового назначения.

Струя подземных вод в колодце может выносить большое количество грязи. Шахта также нередко заиливается песком. В таких ситуациях проводится удаление грязи и породы, а потом на дне выполняется отсыпка, которая будет служить фильтром.

16 Обслуживание зимой

В зимний период вода нередко замерзает. Это практически всегда происходит, если у источника небольшая глубина. На замерзание воды влияют следующие факторы:

• объем водоотдачи колодца;
• водопотребление;
• уровень водной среды в источнике;
• температура.

Предотвратить замерзание воды также поможет утепление оголовка с помощью изолона или пенопласта, толщина которого составляет от 50 до 100 мм. Крышка колодца утепляется с наружной стороны. Это позволит предотвратить попадание теплоизолятора в воду. Иногда утепляют также верхние кольца в колодце при использовании того же материала. Их еще можно просто засыпать снегом.

Никогда не нужно забывать, что своевременная постоянная дезинфекция и очистка источника позволит использовать безопасную воду для питья и других хозяйственных нужд.

Ультразвуковое обеззараживание

Ультразвуковое обеззараживание основано на методе кавитации. За счет того, что под воздействием ультразвука происходят резкие перепады давления, микроорганизмы разрушаются. Эффективен ультразвук и для борьбы с водорослями

Данный метод имеет узкий круг использования и находится на стадии освоения. Преимуществом является нечувствительность к высокой мутности и цветности воды, а также возможность воздействовать на большинство форм микроорганизмов.

К сожалению, данный метод применим только для малых объемов воды. Как и УФ-облучение оказывает эффект только в процессе взаимодействия с водой. Не возымело ультразвуковое обеззараживание популярности и в силу необходимости установки сложного и дорого оборудования.

Условия применения метода

Эффективным на практике способ окажется только при соблюдении ряда требований:

1. Правильная дозировка, зависящая от интенсивности и длительности продуцирования УФ, которые вычисляются исходя из количества микроорганизмов и их устойчивости; если она будет недостаточной, бактерии не потеряют способность размножаться, если чрезмерной, рабочая среда окажется перенасыщенной железом.
2. Допустимые доля и состав примесей – если они больше нормы, они крупнодисперсные или меняют цветность, это серьезным образом ухудшает результаты, и зачастую даже делает процесс бесполезным. Значительные по размерам частицы забивают фильтр, превращаясь в некий щит для бактерий, ну а ухудшение органолептики – это минус сам по себе.
3. Отсутствие кишечной палочки – у нее максимальная устойчивость к лучам, значит, если она будет содержаться в жидкости, это затруднит обезвреживание других микроорганизмов и, совершенно точно, сделает H2O опасной для использования в быту.

Область применения

Устройства, в которых используется принцип УФ-обеззараживания применяются с целью:

• Очищения воды, предназначенной для питья;
• Обеззараживания воды для технического применения;
• Подавления жизнедеятельности бактерий в сточных водах;
• Очищения воды в бассейнах.

Аппараты, использующие принцип действия УФ лучей, обычно используются как один из рабочих элементов в системах водоочистки при организации:

• Водоснабжения населенных пунктов;
• Дополнительной очистки питьевой воды в многоквартирных жилых домах или коттеджах;
• Тщательной очистки воды для использования в технологических процессах пищевого производства;
• Очистки всей поступающей воды в учреждениях здравоохранения, образования, учреждений для летнего отдыха детей;
• Бактериологического обеззараживания воды в бассейнах и комплексах аквапарков;
• Обеззараживания удаляемых сточных вод.

Применение процедуры обеззараживания воды ультрафиолетом регламентируется методическими указаниями Министерства здравоохранения Российской Федерации (МУ 2.1.4.719-98). Документ «Санитарный надзор за применением УФ – излучения в технологии подготовки питьевой воды» содержит указания, какую дозу излучения следует считать минимальной, и какова должна быть рекомендованная продолжительность воздействия.

Эффект от очистки воды ультрафиолетом

• Отсутствие изменений физических и химических свойств воды;
• Отсутствие изменений показателей состояния воды – цветности, мутности, и других;
• Безопасность методики для здоровья человека;
• Безопасность методики для окружающей среды в целом.

Недостатки

• Вода, прошедшая очистку УФ лучами, не может сохранять свои свойства надолго. Без действия лучей она вновь становится средой, которую могут заселить бактерии.
• Излучение эффективно обеззараживает воду со строго определенными показателями мутности и цветности. Обработка слишком мутной или заселенной зелеными водорослями воды не достигает поставленной цели.

УФ лампа

UV-C луч по данным Википедии был открыт в начале 19 века. Кварцевание как метод обеззараживания воздуха в помещениях стал набирать популярность с 1950. По прошествии лет излуче́ние, работающее как стерилизатор воздуха, стало применяться повсеместно:

• в квартире;
• в доме;
• на даче;
• в больнице;
• на промышленном производстве.

В помещении, во время работы стерилизатора находиться вредно. Несмотря на то, что современные устройства закрытого типа и прямого попадания ультрафиолетового луча не произойдет.

Компактную лампу можно установить в детской комнате. Помимо воздуха, в этом случае будут обеззаражены игрушки. Лампа эффективна для борьбы с грибком в домашних условиях. В этом случае уже не придется постоянно использовать качественную парфюмированную воду, например продукцию Пако Рабан, чтобы с вещей пропал неприятный запах плесени.

Физические методы обеззараживания воды

Перед ними вода обязательно должна проходить очистку от взвесей и примесей. Для этого применяется коагуляция, сорбция, флотация и фильтрация.

К данному виду методов относится применение:

• ультразвука;
• ультрафиолета;
• высоких температур;
• электричества.

Обеззараживание ультрафиолетом

Дезинфицирующее действие ультрафиолетового излучения известно очень давно. Его работа сходна с солнечным светом, успешно уничтожающим неприспособленные микроорганизмы за пределами озонового слоя Земли. Ультрафиолет воздействует на клетки, создавая поперечные сшивки в ДНК, вследствие чего клетка теряет возможность делиться и погибает (Рис. 2).

Установка состоит из ламп, помещенных в кварцевые чехлы. Лампы производят изучение, мгновенно уничтожающее микроорганизмы, а чехлы не позволяют лампам остывать. Качество обеззараживания при использовании этого метода зависит от прозрачности воды: чем чище поступающая жидкость, тем дальше распространяется свет и тем меньше загрязняется лампа. Для этого перед обеззараживанием вода проходит другие стадии очистки, в том числе механические фильтры.Резервуар, через который протекает вода, обычно оборудован мешалкой. Перемешивание слоев жидкости позволяет процессу дезинфекции проходить более равномерно.

Конструкция установки УФ-обеззараживания

Тогда результативность процесса не будет ухудшаться из-за появления накипи и других загрязнений. Сами лампы подлежат замене раз в год.

Установки ультразвукового обеззараживания

Работа таких установок основана на кавитации. Из-за интенсивных колебаний, которым подвергается вода благодаря высокочастотному звуку, в жидкости образуются многочисленные пустоты, она будто «вскипает». Мгновенный перепад давлений приводит к разрыву клеточных оболочек и гибели микроорганизмов.

Оборудование для ультразвуковой обработки воды эффективно, но требует больших затрат и грамотной эксплуатации

Важно, чтобы персонал умел обращаться с устройством – от качества настройки оборудования зависит его результативность

Термическое обеззараживание

Этот метод крайне распространен среди населения и активно применяется в быту. С помощью высокой температуры, то есть кипячения, вода очищается практически от всех возможных патогенных организмов. В дополнение к этому снижается жесткость воды и уменьшается содержание растворенных газов. Вкусовые качества воды остаются прежними. Однако, у кипячения есть один недостаток: вода считается безопасной около суток, после чего бактерии и вирусы вновь могут в ней обосноваться.

Кипячение воды – надежный и простой метод обеззараживания

Электроимпульсное обеззараживание

Методика заключается в следующем: электрические разряды, поступающие в воду, создают ударную волну, микроорганизмы попадают под гидравлический удар и погибают. Этот способ не требует предварительной очистки и эффективен даже при повышенной мутности. Гибнут не только вегетативные, но и спорообразующие бактерии. Преимуществом является длительное сохранение эффекта (вплоть до 4-х месяцев), а недостатком – немалая стоимость и большое энергопотребление.