гигиена питьевой воды. Гоу впо читинская государственная медицинская академия
 Скачать 0.49 Mb.
|
Обеззараживание ионами серебра.По современным представлениям, ионы серебра сорбируются клеточной оболочкой и после достижения избыточной концентрации проникают в микробную клетку. Ионы серебра блокируют функциональные группы основных ферментных систем клетки, расположенных в цитоплазматической мембране или в периплазматическом пространстве. Практически метод обеззараживания серебром может быть применен для обеззараживания и консервации небольших объемов воды на объектах с автономными системами водоснабжения.небольших индивидуально-групповых запасов воды. Наибольшее применение получило использование электролитического или анодорастворимого серебра. Метод основан на растворении серебряного электрода (анода) при пропускании постоянного тока через обеззараживаемую воду. Электролитическое введение реагента позволяет автоматизировать процесс обеззараживания воды, а образующиеся при этом на аноде ионы гипохлорита и перекисных соединений усиливают бактерицидное действие анодорастворимого серебра. Положительными сторонами обеззараживания воды серебром являются неизменяемость ее органолептических свойств. Серебро оказывает выраженное последействие, что позволяет консервировать воду на срок до 6 месяцев и более, что особенно важно в тех случаях, когда возникает необходимость в длительном хранение воды (оборонительные сооружения, корабли ВМФ). К достоинствам способа относится автоматизация процесса и точного дозирования реагента. К недостаткам метода следует отнести трудность дозировки, медленное и ненадежное бактерицидное действие, а также сильное влияние на бактерицидный эффект физико-химических свойств воды, особенно содержания в ней хлоридов. Серебро является дорогим и весьма дефицитным реагентом. Серебро не оказывает спороцидного действия, но прорастание спор в присутствие ионов серебра задерживается. Вирулицидное действие ионов серебра проявляется только при высоких концентрациях – 0,5 – 10 мг/л. Необходимый бактерицидный эффект при концентрации серебра 0,06 – 0,1 мг/л достигается после экспозиции 2-6 ч, а в ряде случаев – через 24 часа. Возможно развитие устойчивости к серебру у патогенных микроорганизмов. Эффективными рабочими концентрациями серебра являются 0,2 – 0,4 мг/л. Вместе с тем ПДК в воде этого металла, установленная по токсикологическому признаку вредности, составляет 0,05 мг/л. Хотя некоторые исследователи сообщают об отсутствии отрицательного влияния серебра в концентрации 0,2 – 2,0 мг/л на организм лабораторных животных и культуру тканей, в «Руководстве по контролю качества питьевой воды» ВОЗ подчеркивается, что такое содержание серебра является небезразличным для здоровья человека. Обеззараживание ионами меди. Медь, как и серебро, являясь олигодинамическим металлом, оказывает инактивирующее действие на бактерии и вирусы, но в больших концентрациях, чем серебро. По мнению некоторых авторов, ионы меди нарушают барьерные функции бактериальных мемебран, что ведет к изменению их проницаемости. Другие считают, что токсическое действие ионов меди связано со взаимодействием с SH-группами бактериальных белков и ферментов, приводящим к образованию дисульфидных связей. Возможен и обратный процесс – восстановление SH-группы веществами, генерируемыми клеткой в процессе ее жизнедеятельности. В этом случае действие ионов меди можно определить как бактериостатическое. Инактивация микроорганизмов медью протекает медленнее. Чем свободным хлором или хлорамином. На эффективность обеззараживания воды медьюв лияют физико-химические показатели качества воды. Обеззараживание препаратами йода Препараты йода в отличие от препаратов хлора действуют быстрее, не ухудшают органолептические свойства воды. Бактерицидный эффект обеспечивается при концентрации 0,3 - 1,0 мг/л и экспозиции 20-30 минут. Вирулицидное действие йода зависит от температуры воды, рН, экспозиции и отмечается в диапазоне концентраций 0,5-2,0 мг/л. Есть данные о паразитоцидном действии йода. В связи с высокими бактерицидными свойствами, наличием вирулицидного и паразитоцидного действия препараты йода рассматриваются как одно из перспективных средств обеззараживания питьевой воды. Механические методы. В процессе фильтрации за счет абсорбционных и адгезионных механизмов, явлений сорбционного взаимодействия микроорганизмов с различными материалами происходит очистка воды от бактериальных и вирусных агентов. Ультрафильтрация, сорбционная и мембранная технологии находят в последние годы все большее применение в практике водоподготовки, так как данные методы высокоэффективны при освобождении воды от патогенных микроорганизмов, вирусов, простейших. Достоинства метода: метод не ухудшает физико-химические показатели обрабатываемой воды; простой, экономичный и доступный в эксплуатации; Существует мнение, что фильтрационные и сорбционные способы сами по себе не обеспечивают необходимого уровня очистки воды от микроорганизмов. Поэтому только сочетание этих способов с химическими обеззараживающими реагентами позволяет достигнуть нужных результатов. Хотя имеются данные о росте бактерий на фильтрах, а импрегнация в используемые фильтры серебра дает ограниченный эффект. По этой причине «Руководство по контролю качества питьевой воды» ВОЗ (1994) настоятельно рекомендует использовать фильтры только для питьевой воды, безопасной в микробиологическом отношении. Комбинированные методы. Недостатки традиционных способов обеззараживания питьевой воды заставляют исследователей искать новые, основанные, как правило, на комбинированном действии двух или нескольких факторов. В комбинации могут присутствовать только химические агенты или физические факторы, предлагаются также физико-химические способы. В качестве комбинированных химических способов рассматриваются использование хлора и озона, препаратов хлора с перекисью водорода, ионами серебра и меди, перекиси водорода с озоном, ионами серебра и меди и т. д. Данные технологии предполагают снижение концентрации применяемых реагентов, уменьшение времени обработки воды при неизменном, а в ряде случаев и более выраженном антимикробном эффекте. Для обеззараживания питьевой воды предлагаются комбинированные физические способы, в частности сочетание УФИ и УЗК, термическая обработка с УЗК или - излучением, комплекс электрических воздействий. Характерными недостатками комбинированных физических способов являются отсутствие последействия и способа оперативного контроля за эффективностью обеззараживания воды. В последнее время большое внимание уделяется физико-химическим способам обеззараживания питьевой воды. Особенный интерес вызывает сочетание УФИ с химическими дезинфектантами. Предлагается совместное использование УФИ с ионами серебра и меди, возможно использование УФИ с хлором и перекисью водорода, УЗК с хлором. Помимо получения более высокого антимикробного эффекта, таким образом можно устранить один из недостатков УФИ – отсутствие последействия. Установлено, что в результате предварительного введения в воду окислителей (озона, перекиси водорода) и последующей ее обработки УФИ образуются свободные радикалы, которые в свою очередь являются более мощными окислителями. При совместном действии УФИ и окислителей отмечено значительное усиление скорости и степени инактивации бактерий по сравнению с действием каждого агента в отдельности. Среди других перспективных физико-химических способов обеззараживания , находящихся на стадии лабораторных исследований, можно отметить: воздействие постоянного электрического поля с ионами серебра и меди, УЗК с перекисью водорода или хлором, лазерное излучение с ионами меди. 4.2. Специальные методы. Обезжелезивание. Повышенное количество железа встречается, как правило, в глубоких подземных водах и реже в поверхностных и грунтовых водах. Повышенное содержание железа в воде не угрожает вредными последствиями для здоровья, но железо придает воде специфический (чернильный, металлический) привкус, делает ее мутной и цветной, оставляет ржавые пятна на белье. Кроме того, выпадение железа в осадок уменьшает, а размножение железобактерий может и полностью закрыть просвет в трубах небольшого диаметра. Обезжелезивание подземных вод проводится безреагентными аэрационными методами. В основе методов лежит предварительная аэрация воды с целью удаления свободной углекислоты и сероводорода, повышения рН, обогащения кислородом воздуха, последующего образования гидроксида железа и удаления из воды осаждением или фильтрованием. В подземной воде железо большей частью содержится в виде двууглекислых солей Fe(НСОз)2. Это — нестойкое соединение, легко гидролизуется: Fe(HCO3)2+2Н2О→Fe(OH)2+2Н2СО, Н2СО3 → Н2О + СО2. Гидрат закиси железа Fe(OH)2 остается в растворе, а при соприкосновении на поверхности с воздухом обогащается кислородом, окисляется и переходит в нерастворимый гидрат окиси — Fe(ОН)3, выпадающий в осадок: 4 Fe(OH)2 + 2 Н2О + О2→4 Fe(OH)3 ↓ Искусственная аэрация усиливает этот процесс, и реакция идет тем успешнее, чем выше рН воды. Аэрация производится в брызгальном бассейне на градирне или компрессором; после образования хлопьев гидрата окиси железа воду освобождают от них в отстойниках и на скорых фильтрах. Обезжелезивание поверхностных вод проводится реагентными методами. В качестве реагентов выступают сульфат алюминия, известь и хлор. Умячение. Умягчение – снижение природной жесткости воды. Проводится разными способами, но принципиальная сторона умягчения воды одна: удаление катионов кальция (Са2+) и магния (Mg2+). Методы умягчения делятся на: а) реагентные, б) ионного обмена или катионитовые, в) нагревания. а) из реагентных методов наиболее распространен известково-содовый. Известь, внесенная в воду в большем количестве, чем нужно для связывания углекислоты, вступает в реакцию с бикарбонатными солями кальция и переводит их в карбонатные соли, выпадающие в осадок: Са(НСО3)2 + Са(ОН)2 = 2СаСО3 + 2Н2О. Остается сульфатная жесткость, для устранения которой вводится раствор соды. CaSO4 + NasCO3 = Na2SO4 + CaCO3. Переход в нерастворимое состояние солей магния происходит при взаимодействии с известью и при высокой щелочности — рН 10,2-10,3. Надо иметь в виду, что такое реагентное умягчение связано с образованием обильного осадка, который нельзя сбрасывать в водоем. С этим приходится считаться при умягчении технической воды. б) катионитное умягчение основано на свойстве некоторых нерастворимых веществ обменивать ионы натрия, водорода и другие на ионы кальция, магния, извлекая их из воды и тем самым, умягчая ее. Процесс этот происходит при фильтрации воды через катиониты на так называемых ионообменных фильтрах. В качестве катионов используются ионообменные смолы. Их преимущество: стойкость, высокие пористость и площадь соприкосновения с водой и ионообменная способность. Для обработки используют катионнообменные смолы - эспатит-4, СБС и анионообменные — ЭДЭ-1О. в) умягчение путем нагревания (кипячения) основано на переходе двууглекислых растворимых солей кальция в нерастворимые углекислые и солей магния — в гидрат окиси магния: Са(НСО3)2 = СаСО3 + CO2 + Н2О Mg(НСО3)2 = MgСО3+ CO2 + Н2О MgСО3+ Н2О = Mg (ОН)2 + CO2 Этим путем можно избавиться только от устранимой (бикарбонатной) жесткости. Опреснение, обессоливание. Под опреснением понимается снижение содержания солей в воде до степени, отвечающей качеству питьевой воды, т. е. 1000 мг/л. Обессоливание — полное или почти полное удаление из воды растворенных в ней солей. Наиболее распространенными способами опреснения являются дистилляция, ионный обмен, электродиализ и гиперфильтрация. Метод дистилляции основан на выпаривании воды с последующей конденсацией. Недостатками метода являются плохие органолептические свойства воды вследствие поступления в нее продуктов термического разложения органических веществ и низкая минерализация. Ионообменный метод – воду пропускают через катионитовые и анионитовые фильтры, в результате происходит обмен ионов и удаляются растворенные соли. Метод электродиализа основан на том, что при пропускании постоянного тока через слой воды анионы растворенные в воде солей движутся к аноду, а катионы — к катоду. Водапомещается в трехкамерный сосуд или резервуар, средняя камера отделена от соседних пористыми перегородками (диафрагмы), а в крайние камеры опущены электроды. При пропуске тока ионы соли (например, NaCl) из средней камеры, где находится обессоливаемая вода, переходят в крайние (анионы С1- в камеру с анодом, а катионы Na+ в камеру с катодом). Метод позволяет управлять процессом и остановить его при достижении заданного результата. Гиперфильтрацией называют процесс фильтрования воды через полупроницаемые мембраны, задерживающие гидратированные ионы солей и молекулы органических соединений. Обесфторивание и фторирование. На практике с богатой фтором водой приходится встречаться только при водоснабжении из подземных источников. Для дефторирования используют реагентные (методы осаждения) и фильтрационные. Реагентные методы основаны на сорбции фтора свежеосажденными гидроокисями алюминия и или магния. Этот метод рекомендуется при обработке поверхностных вод, когда, кроме дефторирования, требуется еще осветление и обесцвечивание. Более практично и достаточно эффективно фильтрование через активированную окись алюминия (AI2O3), обладающую по отношению к фтору сорбционной способностью. Высота фильтра, загруженного сорбентом, 2 м, скорость фильтрации — 5 м/ч. Фторирование воды является эффективным средством снижения заболеваемости кариесом зубов. Для фторирования воды применяют фторид натрия, кремнефтористую кислоту и ее натриевую соль, фторид-бифторид аммония, добавляемые к воде дозирующими устройствами. К реагентам предъявляются следующие требования: высокое противокариозное действие при меньшей потенциальной токсичности, отсутствие ядовитых примесей (мышьяк, соли тяжелых металлов), хорошая растворимость в воде, безопасность для персонала (малое пыление), возможно низкая коррозионная активность. Фторирование лучше проводить после фильтров, перед резервуарами чистой воды. Необходим тщательный лабораторный контроль, чтобы не завысить содержание фтора выше нормы СаНПиН для данного климатического района. Контроль за содержанием фтор-иона должен быть автоматизирован. |