гигиена. Вода. Природные источники водоснабжения. Комплекс природоохранных мероприятий. Методы улучшения качества питьевой воды. Гигиенические требования к качеству пит
 Скачать 249 Kb.
|
Общие недостатки метода хлорирования воды:трудность дозировки и обращения с хлором нестойкость препаратов хлора ухудшение органолептических свойств воды ненадежность обеззараживания воды в отношении споровых форм микроорганизмов, вирусов (возбудителей инфекционного гепатита, яиц и личинок гельминтов, амебной дизентерии) образование хлорорганических веществ, которые оказывают канцерогенное действие и мутагенное Суть ферментативной теории действия хлора: считается, что гибель микроорганизмов происходит вследствие инактивации ферментов сульфгидрильной природы (дегидрогеназы), которые являются дыхательными эмзимами клетки. Механизм бактерицидного действия хлораХлор хорошо растворяется в воде, при этом протекает следующая реакция: Cl + HO = HOCl + HCl В результате реакции образуется хлорноватистая и соляная кислоты. Далее происходит диссоциация образовавшейся хлорноватистой кислоты. HOCl → H+OCl С образованием гипохлорит иона, который обладает меньшими бактерицидными свойствами, чем свободный хлор и хлорноватистая кислота. Сумму (хлор + хлорноватистая кислота + гипохлоритион) – называют свободным активным хлором. При наличии в воде аммонийных соединений или при специальном введении в воду аммиака (метод хлорирование с преаммонизацией) образуются хлорамины. Цель метода – предупреждение образования хлорфенольных запахов при обеззараживании воды, содержащей фенолы. Хлор в виде хлораминов называется связанным активным хлором. По своей бактериальной активности хлорамины в 80 раз слабее свободного хлора. Доза хлора для хлорирования воды устанавливается путем опытного пробного хлорирования подлежащей обеззараживанию воды, при котором определяется хлорпотребность воды, слагающаяся из хлорпоглощаемости и остаточного хлора. Показателем правильно выбранной дозы хлора служит наличие в воде остаточного хлора. Вводимый в воду хлор, сначала расходуется на окисление органических коллоидных и неорганических веществ воды, и только после этого хлор может оказывать бактерицидное действие, то есть фактически на бактерицидное действие затрачивается только 1 – 2 % хлора от введенного количества. СУЩЕСТВУЕТ НЕСКОЛЬКО СПОСОБОВ ХЛОРИРОВАНИЯ ВОДЫ хлорирование по хлорпотребности гиперхлорирование суперхлорирование двойное хлорирование хлорирование с преаммонизацией хлорирование послепереломными дозами 1. хлорирование по хлорпотребности хлорпотребность – это количество хлора, необходимое для эффективного обеззараживания 1 л воды, слагается из хлорпоглощаемости и остаточного хлора. Величина хлорпотребности колеблется в пределах от 1 до 3 мг/л. хлорпоглощаемость – это расход хлора на окисление органических и неорганических веществ, содержащихся в 1 л воды. хлорпоглащаемость воды зависит от наличия в воде минеральных содей (железа, марганца) от температуры воды от мутности от РН воды от времени контакта с хлором содержание остаточного хлора в воде 0,3 – 0,5 мг/л. 2. Гиперхлорирование, то есть хлорирование избыточными дозами (5 – 30 мг/л), используется при неблагоприятной эпидемиологической обстановке, в полевых условиях в армии и на кораблях. Метод обладает многими преимуществами, но к недостаткам метода относится значительное ухудшение таких органических свойств воды, как привкус и запах, поэтому возникает необходимость дополнительной обработки воды – дехлорирование. Дехлорирование может производится путем аэрации воды, путем пропускания воды через фильтр с активированным углем или химическим способом. Связывание хлора гипосульфитом натрия их расчета 3,5 мг гипосульфита Na на 1 мг остаточного хлора. Суперхлорирование. Двойное хлорирование – это хлорирование по хлорпотребности, когда величина хлорпотребности подразделяется на 2 части: одна вводится перед фильтрацией, другая – после. Используется при очень мутной воде водоисточника. Озонирование. Необходимое время контакта озона с водой при ее обеззараживании 3 – 5 минут. Бактерицидное действие озона проявляется за счет его воздействия на протоплазму микробной клетки. Более эффективен по сравнению с хлором по отношению к патогенным простейшим (лямблии, децентаметы) значительно улучшает органолептические свойства воды. Перекись водорода. Используется перекись водорода на кораблях, подводных лодках. Использование же ее на водопроводных станциях является нерентабельным. Бактерицидный эффект связан с его действием на протоплазму микробной клетки. Ag - блокирует сульфидрильные группы ферментов микроорганизмов. При этом ионы серебра не только обеззараживают, но и консервируют воду на длительный срок. ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ Кипячение. Нагревание до 100 ºС приводит к безусловной гибели всех вегетативных форм микроорганизмов, так как вегетативные формы микробов гибнут через 20 – 40 сек при 80 ºС. Споровые формы микробов погибают при 30 – минутном кипячении. ОЗОНИРОВАНИЕ Озон (O3) — газ бледно-фиолетового цвета, обладающий характерным запахом. Он оказывает бактерицидное действие на патогенную микрофлору и способен разрушать многие присутствующие в воде источника водоснабжения химические вещества техногенного происхождения. Преимущество озона в том, что он способствует протеканию реакций, которые заставляют молекулы загрязнений собираться в конгломераты, достаточно крупные, чтобы их можно было уловить методом флокуляции или сорбировать на фильтре. Озон реагирует с хлор- и нитроорганическими соединениями с образованием хлоридов и нитратов и, как следствие этого, выводит из воды аммиак. На водопроводных станциях его получают с помощью специальных установок. Главным технологическим узлом установки является озонатор (генератор озона). Он состоит из двух электродов, между которыми находится воздушное разрядное пространство шириной 2–3 мм. Воздух, поступающий в озонаторы, предварительно очищают от пыли, освобождают от влаги и охлаждают. Подготовленная озоновоздушная смесь поступает в эжектор, где контактирует с обрабатываемой водой. Время контакта, необходимое для проявления бактерицидного эффекта, составляет около 10 мин. Молекула озона легко разлагается на атом и молекулу кислорода. При разложении озона в воде в качестве промежуточных продуктов образуются короткоживущие свободные радикалы НО2, ОН. Молекулярный кислород и свободные радикалы, являясь сильными окислителями, обусловливают бактерицидные свойства озона. Обеззараживающее действие озона на вегетативные формы бактерий в 15–20 раз, а на споровые формы в 300–600 раз более выражено, чем действие хлора. Высокий вирулицидный эффект озона проявляется при реальных для практики водоподготовки концентрациях 0,5–0,8 мг/л и времени контакта 12 мин. Известна высокая эффективность озона относительно цист простейших. Наряду с бактерицидным действием озона в процессе обработки воды происходят обесцвечивание и устранение привкусов и запахов, а также разрушение высокомолекулярных органических соединений. Механизм бактерицидного действия заключается в необратимом нарушении структуры ДНК клетки атомарным кислородом, а также в инактивации бактериальных ферментов. При обработке воды озоном в ней образуются продукты озонолиза органических веществ в виде альдегидов, кетонов, низкомолекулярных карбоновых кислот, среди которых наиболее актуален формальдегид. Опасность продуктов озонолиза возрастает при комбинации озонирования с последующим хлорированием. В этом случае в воде образуются хлорированные продукты озонолиза с мутагенными и канцерогенными свойствами. Косвенным показателем эффективности обеззараживания воды озоном служит присутствие в воде остаточного количества озона на уровне 0,1–0,3 мг/л после камеры смешения эжектора. Преимущества озона перед хлором при обеззараживании воды следующие: − наилучшие органолептические показатели; − отсутствие высокотоксичных и канцерогенных продуктов в очищенной воде. Ограничениями для распространения технологии озонирования являются высокая стоимость и необходимость качественного оборудования, большой расход электроэнергии. Кроме того, озонирование не позволяет достичь требуемых микробиологических показателей по причине отсутствия эффекта «последействия». Существенным недостатком озонирования является токсичность озона. Предельно допустимое содержание этого газа в воздухе производственных помещений 0,1 г/м3 . К тому же существует опасность взрыва озоно-воздушной смеси. Серебряная вода может храниться годами. Бактерицидное действие серебра известно давно. Оно связано с нарушением работы ферментных систем бактерий. В качестве бытовых ионаторов могут использоваться серебряные монеты, столовые приборы, украшения, а также в условиях путешествий, экспедиций и чрезвычайных ситуаций возможно использование автономных осеребрителей-ионаторов. Серебро — тяжелый металл, имеющий высокую степень опасности для здоровья. Он стоит в одном ряду со свинцом, кобальтом, мышьяком и другими веществами. Как и другие тяжелые металлы, серебро способно накапливаться в организме и вызывать заболевания, например аргироз (отравление серебром). Механизм бактерицидного действия серебра заключается в нарушении работы ферментной системы клетки. Для бактерицидного действия серебра требуются достаточно большие концентрации — около 0,015 мг/л. При малых концентрациях (10-4 –10-6 мг/л) оно оказывает только бактериостатическое действие, останавливает рост бактерий, не убивая их. Спорообразующие разновидности микроорганизмов к серебру практически нечувствительны. Все эти свойства серебра, а также стоимость ограничивают его применение. Такой способ обеззараживания может быть уместен только в целях сохранения исходно чистой воды для длительного хранения, например на космических кораблях или при розливе бутилированной питьевой воды. Для обеззараживания питьевой воды также используют медь. Антимикробные спектры серебра и меди совпадают, но действующие концентрации меди выше, и бактерицидный эффект достигается медленнее. В начале ХХ в. для обеззараживания воды широко применялись соединения брома и йода, обладающие более выраженными бактерицидными свойствами, чем хлор, но требующие 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. Для обеззараживания индивидуальных или небольших групповых запасов питьевой воды в полевых условиях используют препараты йода, которые в отличие от препаратов хлора действуют быстрее и не ухудшают органолептические свойства воды. Бактерицидный эффект обеспечивается при концентрации йода 0,3–1 мг/л, вирулицидный — 0,5–2 мг/л при экспозиции 20–30 мин Обеззараживание воды ультрафиолетовыми лучами. Известно, что короткие УФЛ обладают бактерицидным действием. Максимально эффективными оказались лучи с длинной волны 250-260 нм, проникающие через 25-30 см слой прозрачной и бесцветной воды. В практике обеззараживания питьевой воды применяют установки с непогруженными и погруженными источниками излучения- ртутно-кварцевыми цепями. Обеззараживание воды УФ-излучением основано на необратимых повреждениях молекул ДНК и РНК микроорганизмов, что приводит к гибели клетки. Процесс обеззараживания УФ-излучением не приводит к изменениям органолептических свойств и состава воды, образованию токсичных побочных продуктов реакции. При УФ-обеззараживании не существует проблемы передозировки, но отсутствует эффект «последействия», так как вода не приобретает бактерицидных свойств, предохраняющих ее от повторного заражения. Преимущества метода: 1. УФЛ обладают широким спектром бактерицидного действия. Оно распространяется на споры, вирусы и яйца гельминтов, устойчивые к хлору. 2. Не изменяются органолептические свойства воды. 3. Обеззараживание воды происходит весьма быстро (при 1-2 минутах погибают вегетативные формы патогенных микроорганизмов). Недостатки: 1. Мутность, цветность и соли железа уменьшают проницаемость воды для УФЛ, замедляет обеззараживание воды. 2. Трудность очистки воды. 3. Не исключена опасность повторного загрязнения в разводящей сети. Обеззараживание воды ультразвуком. Ультразвук — это звуковые колебания, частота которых находится значительно выше уровня слышимости. Высокая бактерицидная эффективность достигается при частоте ультразвука от 20 000 до 1 000 000 Гц. Очистка воды ультразвуком считается одним из новейших методов. Бактерицидное действие ультразвука объясняется главным образом механическим разрушением бактерий в ультразвуковом поле. В последнее время имеется указания на влияние УЗ на ферментные системы, денатурацию белков протоплазмы бактериальной клетки и другие нарушения. Эффект обеззараживания зависит от интенсивности УЗ, временем воздействия. Обеззараживание воды гамма-излучениями. Под действием гамма-излучения в процессе радиолиза воды образуются свободные радикалы, которые оказывают губительное действие на бактериальную клетку. При относительно невысоких дозах облучения (10 000–15 000 Р) 90 % бактерий погибает. Дозы порядка 25 000–50 000 Р вызывают гибель практически всех бактериальных форм. 19 В установках для обеззараживания воды можно использовать отработанные тепловыделяющие элементы атомных реакторов. Однако высокие требования к технике безопасности при эксплуатации установки, отсутствие эффекта «последействия» и способа оперативного контроля ограничивают использование этого метода в практике централизованного питьевого водоснабжения 8) Специальные методы улучшения качества воды (фторирование, дефторирование, обезжелезивание, умягчение, опреснение) Фторирование. Показанием к фторированию воды является низкое содержание в ней фтора (менее 0.5-0.6 мг/л, а также значительная пораженность населения кариесом зубов (более 25-30% населения). Практика показала, что фторирование воды по сравнению с другими методами профилактики кариеса требует меньших эксплуатационных затрат, позволяет охватить все население, дает стабильный противокариозный эффект и легче контролируется. Для фторирования воды применяют фторид натрия, кремнефтористый алюминий. Они добавляются в воду в виде сухого вещества и раствора после коагуляции и фильтрации воды, т.к. во время коагуляции содержание фтор-иона снижается в воде на 5-30%. Выбор дозы фтора для искусственного фторирования воды в каждом отдельном случае является ответственным делом. Можно применить 2 способа фторирования воды: 1. Одинаковой дозой в течение всего года; 2. Посезонно- зимней и летней дозой. Предельно-допустимая концентрация фтора в воде составляет в 1 и 2 климатических поясах (холодный и умеренный климат-1.5 мг/л, в 3 (теплый)-1.2 мг/л, в 4 (хлорный)- 0.7 мг/л. Для оценки противокариозного эффекта фторирования питьевой воды достаточно использовать 2 показателя: распространенность кариеса вычисляется % лиц, имеющих поражения кариесом зубы к общему числу осмотренных. Показатель интенсивности поражения определяется путем сложения числа кариозных, пломбированных и удаленных зубов у всех обследованных. Об эффективности фторирования воды можно говорить в том случае, если через 2 года после начала проведения этого мероприятия пораженность кариесом детей младших возрастов снижается на 10-15%, через 3 года- на 15-20%, через 5 лет- на 25-35%, через 10 лет- на 40-55% и через 15 лет- на 50-70%; флюороз зубов I степени может наблюдаться у 5-10% населения, II и III степени- должны отсутствовать. Специально проведенное изучение состояния здоровья, заболеваемости и смертности в городах, где вода фторируется в течение 10-17 лет не выявило какого-либо побочного, неблагоприятного действия фтора. Однако противники фторирования указывает на то, что в настоящее время нельзя судить об эффективности данного мероприятия, т.к. во-первых обследование состояния зубов у населения до и после фторирования осуществлялось разными стоматологами, что ставит под сомнение достоверность полученных результатов; и во-вторых- изучение заболеваемости кариесом было начато в отдельных городах через несколько лет после начала фторирования. Обесфторивание воды- освобождение воды от избытка фтора. Эта сложная инженерная задача. Следует подчеркнуть большую дороговизну существующих методов обесфторивания воды. Для удаления избытка фтора из воды предшествует ряд методов, которые можно объединить в 2 основных: 1. Метод осаждения, основанный на сорбции фтора осадком гидроокиси аммония или магния. 2. Метод фильтрации, основанный на пропускании воды через активную окись алюминия или анионообменные смолы, извлекающие из воды фтор: Снижение концентрации фтора возможно посредством замораживания воды. Обезжелезивание- удаление избытка железа в воде. Производится путем разбрызгивания воды с целью аэрации в специальных устройствах. При этом двухвалентное железо окисляется в гидрат окиси железа, осаждающийся в отстойнике или задерживаемый на фильтре. Умягчение может производиться двумя способами: 1. Содово-известковым, при котором Са и Mg осаждаются в отстойнике в виде нерастворимых солей (CaCO3, MgCO3 и др.). 2. Фильтрованием умягчаемой воды через фильтры, заполненные ионитами. Некоторое умягчение достигается кипячением. Опреснение- удаление избытка минеральных солей. Для этого используют: 1) фильтрацию через ионообменные смолы; 2) термический метод, основанный на выпаривании воды с последующей конденсации паров; 3) осаждение солей химическим путем; 4) выпаривание и др. Характеристики некоторых дезинфектантов воды.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||