КАФЕДРА ЗАГАЛЬНОЇ ГІГІЄНИ

ВЛАДИКАВКАЗ 2011

Укладачі:

Ø помічник Ф.К. Худалова,

Ø помічник А.Р. Нанієва.

Рецензенти:

Затверджено ЦКУМС ДБОУ ВПО СОГМА МОЗ соцрозвитку РФ

«____» _________________2011р., протокол №

Мета заняття:вивчити методи очищення та знезараження води, навчитися проводити пробну коагуляцію та пробне хлорування води.

Студент повинен знати:

Методи покращення якості води (проведення пробного хлорування, знезараження води із застосуванням різних способів хлорування);

Студент повинен вміти:

Оцінити доцільність та ефективність методів щодо покращення якості води;

Використовувати основні нормативні документи та інформаційні джерела довідкового характеру для розробки гігієнічних рекомендацій щодо застосування схеми очищення води, призначеної для господарсько-питного користування, та необхідних методів обробки води з урахуванням якості води джерела, його санітарного стану та території навколо нього.

Основна література:

Ø Рум'янцев Г.І. Гігієна ХХІ століття, М., 2008.

Ø Пивоваров Ю.П., Королик В.В., Зіневич Л.С. гігієна та основи екології людини. М., 2004.

Ø Лакшин А.М., Катаєва В.А. Загальна гігієна із основами екології людини: Підручник. - М.: Медицина, 2004 (Учеб.літ. для студентів мед.вузів).

Ø Авчинніков А.В. Гігієнічна оцінка сучасних способів знезараження питної води// Гігієна та санітарія. - 2001.-.С. 11-20.

Ø Красовський Г.М., Єгорова Н.А. Хлорування води як фактор підвищеної небезпеки для здоров'я населення// гігієна та санітарія - 2003. - №1.

Додаткова література:

Ø Пивоваров Ю.П. Керівництво до лабораторних занять та основ екології людини, 2004 р.

Катаєва В.А., Лакшин А.М. Керівництво до практичних та самостійних занять із загальної гігієни та основ екології людини. М: Медицина, 2005

Ø СанПіН 2.1.4.1074-01 «Питна вода. Гігієнічні вимоги щодо якості води централізованих систем питного водопостачання. Контроль якості"

Якість питної води є основою епідеміологічної безпеки та здоров'я населення. Доброякісна за хімічними, мікробіологічними, органолептичними та естетичними властивостями вода є показником високого санітарного благополуччя та життєвого рівня населення. Враховуючи величезне значення якості та кількості питної води, що подається для здоров'я населення та умов його проживання, забезпечення нормального функціонування дитячих, лікувально-профілактичних, культурних, спортивних та інших установ, комунального господарства, промислових підприємств та інших об'єктів є важливим впровадження прогресивних заходів у сфері питного водопостачання. .

Основна мета методів поліпшення якості питної води – захист споживача від патогенних організмів та домішок, які можуть бути небезпечними для здоров'я людини або мати неприємні властивості (колір, запах, смак тощо). Методи очищення слід обирати з урахуванням якості та характеру джерела водопостачання.

Основні способи покращення якості води

Основними способами покращення якості води поверхневих вододжерел є освітлення, знебарвлення та знезараження.

Освітлення води - це видалення з неї завислих речовин.

Знебарвлення - усунення забарвлених колоїдів.

Знезараження - знешкодження джерел патогенних бактерій і вірусів, що містяться у воді.

Для освітлення та знебарвлення застосовують такі способи:

Ø природне відстоювання та фільтрація на повільних фільтрах;

Ø коагуляція, відстоювання та фільтрація на швидких фільтрах;

Ø коагуляція та фільтрація в контактних освітлювачах.

Методи очищення води

Основне завдання очищення води - повністю звільнити її від суспензії (каламутності), зробити прозорою (освітлити) і знизити кольоровість до непомітного рівня. сучасних умовахвелике значення має попереднє видалення з води зоопланктону (найдрібніших тварин організмів) та фітопланктону (найдрібніших рослинних організмів). Для цього використовують мікрофільтри та барабанні сітки, через які проводиться проціджування води.

Для освітлення та знебарвлення до комплексу споруд з очищення води входять: відстійники, змішувачі, камери реакції, фільтри тощо.

Відстійники(горизонтальні, вертикальні) - споруди, призначені для осадження під силою тяжкості переважно великих за розміром і масою частинок, що у воді у зваженому стані.

Схема горизонтального відстійника

Недоліком природного осадження суспензії у відстійниках є тривалість цього процесу, при якому не забезпечується осадження основної частини дрібної суспензії та всіх колоїдних частинок. З метою прискорення та підвищення ефективності випадання завислих речовин та видалення колоїдних речовин у відстійниках перед відстоюванням проводиться коагуляція води.

Схема вертикального відстійника:

1 – подача води;

2 – відведення води;

3 - скидання осаду;

4 - камера пластів'ятворення;

5 - кільцевий збірний лоток;

6 - відбивний конус.

Коагуляцієюназивається процес укрупнення, агрегації колоїдних та тонко диспергованих домішок води, що відбувається внаслідок взаємного злипання під дією сил молекулярного тяжіння. Процес коагуляції завершується утворенням видимих ​​неозброєним оком агрегатів - пластівців.

Коагуляція відбувається під впливом хімічних реагентів - коагулянтів, до яких відносяться солі алюмінію (алюмінію сульфат A1 2 (SO 4) 3 ,) та заліза (заліза сульфат, заліза хлорид). Для прискорення процесу коагуляції застосовують речовини флоккулянти.

Фільтрування- це наступний після коагуляції та відстоювання процес для звільнення води від завислих речовин, що залишилися після перших етапів очищення. Сутність фільтрації полягає в пропуску води через дрібнопористий матеріал, на поверхні, верхньому шаріабо у товщі якого затримуються зважені частки.

Фільтр являє собою залізобетонний резервуар, заповнений матеріалом, що фільтрує, зазвичай в два шари. Як фільтруючий матеріал використовують кварцовий пісок, антрацитову крихту, керамзит (подрібнений і неподрібнений), деякі вулканічні шлаки, пінополістирол та інші.

Існує два методи фільтрації води.

1. Плівкова фільтрація передбачає утворення біологічної плівки з раніше затриманих домішок у верхньому шарі завантаження. На початку, внаслідок механічного осадження частинок суспензії та їх прилипання до поверхні завантажувального матеріалу (наприклад піску), зменшується розмір пор. Потім на поверхні піску розвиваються водорості, бактерії та інші живі організми, що дають початок мулистому, що складається з мінеральних та органічних речовин осаду (біологічна плівка). Плівка досягає товщини 0,5-1 мм та більше. Вона грає вирішальну роль роботі повільних фільтрів, затримує дрібні суспензії, 95-99 % бактерій, забезпечує зниження на 20-45 % окислюваності і 20 % кольоровості.

2. Об'ємна фільтрація здійснюється на швидких фільтрах і є фізико-хімічним процесом, при якому механічні домішки води проникають в товщу фільтруючого завантаження і адсорбуються на поверхні її частинок і пластівців коагулянту. В результаті зменшення розмірів пір зростає опір завантаження при фільтруванні та втрата напору. У процесі об'ємного фільтрування затримується близько 95% бактерій. Швидкі фільтри, пропускаючи більше води, швидко засмічуються і частіше вимагають очищення.

Двошаровий фільтр

Для очищення вод з незначною каламутністю та високим вмістом органічних сполук, які погано піддаються обробці у відстійниках та освітлювачах, ефективним методом очищення є флотація.

Флотація- це процес, сутність якого полягає в тому, що колоїдні та дисперсні домішки з'єднуються з бульбашками повітря, тонко диспергованого у воді. Комплекси, що утворюються при цьому, спливають та утворюють піну на поверхні флотаційного пристрою. Зниження поверхневого натягу на кордоні вода-повітря призводить до підвищення ефективності очищення води шляхом флотації. Для цього у воду додають поверхнево-активні речовини (флотореагенти).

У разі організації централізованої подачі питної води в невеликі об'єкти (селища, пансіонати, будинки відпочинку тощо) при використанні як джерело водопостачання поверхневих водойм для очищення води можуть застосовуватися компактні споруди невеликої продуктивності. До їх складу входять: трубчастий відстійник, фільтр із зернистим завантаженням, обладнання для приготування та дозування реагентів та бак для промивної води.

На сучасних станціях очищення води у разі використання реагентних технологічних схем введення хімічних реагентів у оброблювану воду здійснюється системами автоматичного дозування. Вони включають ємності реагентів, дозуючі насоси з мікропроцесорними регуляторами та клапани, що впорскують.

Дозуючий насос хімічних реагентів з мікропроцесорним регулятором та впорскуючим клапаном

Методи знезараження води

Знезараження (дезінфекція) питної води здійснюється з метою забезпечення епідемічної безпеки питної та запобігання передачі через воду збудників інфекційних захворювань. Знезараження спрямоване на знищення патогенних та умовно-патогенних мікроорганізмів. З метою знезараження застосовують реагентні(хімічні) та безреагентні(Фізичні) методи.

Реагентні методи засновані на використанні сильних окислювачів (хлору, речовин, що містять хлор, озону), іонів срібла та інших речовин.

До безреагентних методів відносяться: ультрафіолетове опромінення, вплив ультразвуку, вакууму, радіоактивне випромінювання, тобто фізичні методи, а також термічна обробка. На водопроводах зазвичай знезараження води здійснюється на останньому етапі її очищення перед надходженням в резервуари чистої води і водопровідну мережу, що розводить. Вибір конкретного методу знезараження залежить від якості та кількості вихідної води, методів її попереднього очищення, умов постачання реагентів та інших факторів.

Хлорування- Обробка питної води водним розчином хлору з метою її знезараження. Цей метод став найпоширенішим серед усіх методів знезараження води. Це пов'язано з відносною дешевизною хлору, нескладністю устаткування, що використовується, і надійністю знезаражувальної дії.

При звичайних температурах і тиску хлор - газ жовто-зеленого кольору з різким специфічним запахом. Дратує слизові оболонки, очі, відноситься до сильнодіючих отруйних речовин (СДОР) і при викиді в повітря здатний викликати отруєння людей.

Хлор можна використовувати для знезараження води на різних спорудах – від шахтного колодязя до великого водопроводу. З метою знезараження води можуть застосовуватися газоподібний хлор (доставляється в балонах в рідкому стані), хлорне вапно, гіпохлорит кальцію, хлораміни, двоокис хлору та інші речовини, що містять хлор.

Основними умовами дії хлору є: ретельне звільнення води від завислих речовин, достатня доза хлору, повне та швидке перемішування хлору з усім обсягом знезаражуваної води та контакт хлору з водою не менше 30-60 хв часу, необхідного для прояву бактерицидної дії. Для забезпечення надійного знезараження необхідно ввести його таку кількість, щоб покрити всю хлорпоглинання води та отримати деякий надлишок вільного активного хлору. Про успішність хлорування води судять з залишкового активного хлору. Встановлено, що дози хлору у воді 1-3 мг/л зазвичай забезпечують достатній бактерицидний ефект. При цьому зміст залишкового вільного хлоруу воді після резервуарів чистої води має бути в межах 0,3-0,5 мг/л. Таке хлорування називається звичайним, або хлоруванням з урахуванням хлорпотреби.

Хлорпоглинання води -кількість хлору, яке при хлоруванні 1 л води витрачається на окислення органічних, легкоокислюваних неорганічних речовин та знезараження бактерій протягом 30 хвилин.

Хлорспоживність води -загальна кількість хлору, необхідне задоволення хлорпоглощаемости води та забезпечення наявності необхідної кількості залишкового хлору.

Види хлорування

Різновидом хлорування на водопроводах є подвійне хлорування та суперхлорування (перехлорування).

При подвійне хлоруванняхлор вводиться у воду двічі: перший раз у змішувач перед відстійниками та другий - після фільтрів, застосовується, наприклад, у разі використання для питного водопостачання річкової водиз високою бактеріальною забрудненістю.

Суперхлорування- хлорування води надлишковими дозами хлору (5-20 мг/л) при залишковому вмісті активно: до 1-5 мг/л. Застосовується тимчасово при різких коливаннях бактеріальної забрудненості води, у разі особливої ​​епідемічної обстановки та за неможливості забезпечити достатній контакт води з хлором.

За наявності високого вмісту залишкового хлору вода вважається непридатною безпосередньо для споживання і вимагає подальшого дехлорування її хімічними речовинами (гіпосульфіт або сірчистий газ) або сорбційним методом (активоване вугілля).

Одним із способів знезараження води є амонізація (хлорування з преамонізацією),при якій у воду послідовно вводять спочатку аміак, а потім хлор. Хлорування з преамонізацією використовують з метою запобігання появі специфічних запахів у разі хлорування води, що містить фенол або бензол, а також для припинення утворення канцерогенних речовин (хлороформ та ін) під час хлорування води за наявності в ній гумінових та інших речовин.

Незважаючи на позитивні сторони застосування хлору для знезараження питної води, Останніми рокамивиявлено та негативні наслідки хлорування води для здоров'я населення.

В результаті реакції хлору з гуміновими сполуками, що знаходяться у воді, продуктами життєдіяльності деяких організмів і речовинами техногенного походження у воді можуть утворюватися високотоксичні, канцерогенні та мутагенні речовини. До них відносяться: тригалометани (ТГМ), у тому числі хлороформ, бромоформ, дибромхлорметан та інші.

Необхідно враховувати, що деякі з шкідливих речовин, що утворюються у воді, надходять в організм не тільки в процесі вживання води і харчових продуктів (ентерально), але і через неушкоджену шкіру під час прийняття душу, ванни, плавання в басейні. Тому важливим напрямом у вирішенні назрілої проблеми є застосування інших, альтернативних хлоруванню, способів знезараження питної води.

Озонування- обробка води озоном для знищення мікроорганізмів та усунення неприємних запахів.

Озон (O 3) - газ блакитного кольору зі специфічним запахом, дуже добре розчинний у воді. Має високу окисну здатність, яка обумовлює його бактерицидність. Діє на протоплазму мікроорганізмів, знищує віруси (зокрема поліомієліту).

Озонатор – апарат (генератор) для одержання озону, що використовується з метою знезараження води

Озонування в порівнянні з хлоруванням має такі основні переваги:

Ø надійне знезараження досягається протягом декількох хвилин, при цьому озон ефективніше за хлор знезаражує воду від спорових форм бактерій та збудників вірусних інфекцій;

Ø озон, а також продукти його з'єднання з речовинами, що знаходяться у воді, не мають смаку та запаху;

Ø відбувається знебарвлення води та усунення раніше наявних запахів різного походження;

Ø надлишковий озон через кілька хвилин перетворюється на кисень, що виділяється в атмосферне повітря, і тому не впливає на організм людини;

при цьому значно менше, ніж при хлоруванні утворюється нових токсичних речовин;

Ø процес озонування меншою мірою, ніж хлорування залежить від рН, каламутності, температури та інших властивостей води;

Ø виробництво озону на місці позбавляє необхідності доставки та зберігання реагентів.

Недоліки озонування.Озон є вибухонебезпечним та токсичним реагентом, це дорожчий спосіб порівняно з хлоруванням. Швидке розкладання у відпрацьованій воді (за 20-30 хвилин) обмежує його застосування, після озонування нерідко спостерігається значне зростання мікрофлори внаслідок реактивації бактерій та вторинного забруднення. Навіть високі дози озону (20 мг/л) та тривала експозиція (1,5-2 години) не забезпечують повністю ефективне знезараження щодо бактеріальних суперечок. При обробці води озоном можуть утворюватися побічні токсичні продукти: бромати, альдегіди, кетони, карбонові кислоти та ін. Ці продукти можуть викликати мутагенний та інші несприятливі ефекти.

Знезараження води іонами сріблазасноване на олігодинамічну дію цього металу. Срібло має властивість консервувати воду на тривалий час. Згідно з опублікованими даними, вода, оброблена сріблом у концентрації 0,1 мг/л, зберігає високі санітарно-гігієнічні показники протягом року та більше.

Знезараження сріблом здійснюється безпосередньо шляхом забезпечення контакту води з поверхнею металу або внаслідок розчинення солей срібла у воді електролітичним способом. У другому випадку використовуються іонатори, які забезпечують розчинення срібла під дією постійного струму.

Іонатори використовують для знезараження води на великих суднах. Високу оцінку воді, обробленій сріблом, дали космонавти. Практика показала, що обробка бортових запасів питної води сріблом забезпечує збереження її органолептичних та гігієнічних властивостей за умов космічних польотів різної тривалості. Срібло виявилося також чудовим консервантом мінеральної води. Тому на престижних підприємствах із виробництва безалкогольних напоїв мінеральну водузнезаражують сріблом.

Однак, незважаючи на багату інформацію про антимікробні властивості срібла, широке його впровадження в практику водопостачання стримувалося з різних причин, у тому числі недостатніми відомостями про його токсичність.

Ультрафіолетове опромінення.Бактерицидна дія ультрафіолетових (УФ) променів широко відома і неодноразово доведена в експериментах. УФ промені проникають через 25 см шар прозорої та безбарвної води. Під впливом УФ випромінювання в клітинах мікроорганізмів, що знаходяться у воді, відбуваються незворотні процеси, що викликають порушення молекулярних і міжмолекулярних зв'язків. Це призводить до денатурації (руйнування) білків клітин протоплазми, зокрема до пошкодження ДНК, РНК, клітинних мембран і, як наслідок, до загибелі мікроорганізмів. Утворені під впливом УФ випромінювання короткоживучі молекули озону, атомарний кисень, вільні радикали і гідроксильні групи додатково впливають на мікроорганізми, що знаходяться у воді.

Метод УФ знезараження не змінює хімічного складу та органолептичних якостей води. Перевагою методу є швидкість знезараження (кілька секунд) і відсутність запаху і присмаку при використанні ультрафіолетових променів. Промені згубно впливають не тільки на вегетативні форми патогенних бактерій, які гинуть після опромінення протягом 1-2 хв, але також на стійкі до хлору суперечки, віруси та яйця гельмінтів. Численні дослідження показали відсутність шкідливих ефектів навіть при дозах УФ опромінення, які набагато перевищують практично необхідні. Отже, на відміну технології хлорування і озонування, принципово відсутня небезпека передозування УФ опромінення. У той же час є відомості про те, що якщо доза УФ випромінювання обрана правильно, активація мікроорганізмів не спостерігається, що дозволяє застосовувати УФ знезараження без подальшого введення доз консервуючих хлору.

Технологія знезараження води УФ опроміненням є найпростішою у реалізації та обслуговуванні. Для знезараження води УФ опроміненням характерні незначні витрати електроенергії (у 3-5 нижче, ніж при озонуванні) та відсутність потреби у дорогих реактивах.

Для знезараження води застосовують установки з ртутно-кварцовими лампами високого тиску та аргоно-ртутні лампи низького тиску. Лампи поміщаються над потоком води, що опромінюється або в самій воді. У першому випадку вони мають відбивач для спрямованого опромінення, у другому промені поширюються по колу на всі боки.

Установка УФ знезараження питної води

Незважаючи на багато позитивних сторін використання ультрафіолетового опромінення для знезараження питної води, необхідно враховувати, що підвищені каламутність, кольоровість та солі заліза зменшують проникність води для бактерицидних УФ променів. Тому для знезараження УФ опроміненням більшою мірою придатні води з підземних джерел із вмістом заліза не більше 0,3 мг/л, невисокими каламутністю та кольоровістю. При необхідності УФ знезараження води з поверхневих та деяких підземних джерел потрібне її попереднє очищення (освітлення, знебарвлення, знезалізнення та ін.).

Знезараження води ультразвуком.Бактерицидна дія ультразвуку пояснюється в основному механічним руйнуванням клітинної оболонки бактерій в ультразвуковому полі. У цьому бактерицидний ефект пов'язані з інтенсивністю ультразвукових коливань і залежить від каламутності (до 50 мг/л) і кольоровості. Ефект знезараження поширюється як на вегетативні, а й у спорові форми мікроорганізмів.

Для отримання необхідних для знезараження води ультразвукових коливань використовують п'єзоелектричні та магнітнострикційні пристрої. Тривалість знезаражувальної дії ультразвуку триває секунди.

Знезараження води вакуумомпередбачає знезараження бактерій та вірусів зниженим тиском. При цьому повний антибактеріальний ефект може бути досягнутий за 15-20 хв.

Радіаційне знезараження води.Іонізуючим (проникаючим) випромінюванням називається короткохвильове рентгенівське та γ-випромінювання, потік високоенергетичних заряджених частинок (електрони, протони, дейтрони, α-частки та ядра віддачі), а також швидких нейтронів (частки, що не мають зарядів). Взаємодіючи з електронними оболонками атомів та молекул середовища, вони передають їм частину своєї енергії, виробляючи іонізацію молекул. Електрони, що звільнилися при цьому, як правило, мають значну енергію, яка витрачається на іонізацію ще декількох молекул води.

Іонізуюче випромінювання є потужним безреагентним фактором, дія якого призводить до загибелі наявних в воді, що опромінюється, хвороботворних мікроорганізмів і її знезараження. Первинні продукти радіолізу води порушують обмін речовин у бактеріальній клітині.

Радіаційне очищення та знезараження води мають такі переваги в порівнянні з традиційними методами обробки:

ü універсальність, тобто можливість знешкоджувати багато органічних та будь-яких мікробних забруднювачів;

ü високий ступінь знезараження та очищення;

ü високу швидкість обробки та можливість повної автоматизації.

Однак з огляду на забруднення водних об'єктів специфічними техногенними речовинами та з інших причин, практичне поширення набувають комбіновані методи, коли радіаційна обробка води використовується спільно з традиційними методами знезараження (хлоруванням або озонуванням).

Термічне знезараження водизастосовується в основному для знезараження великої кількостіводи в дитячих установах (школах, дошкільних закладах, піонерських та літніх таборах), санаторіях, лікарнях, на судах, а також у домашніх умовах.

Встановлено, що повне знезараження моди (знищення всіх видів та форм хвороботворних мікроорганізмів) досягається лише внаслідок кип'ятіння води протягом 5-10 хвилин. Однак потрібно враховувати, що кип'ячена вода позбавлена ​​не тільки хвороботворних, а й сапрофітних, нешкідливих або корисних для людини мікроорганізмів. У такій воді легко розмножуються мікроорганізми, що потрапили в неї вже після кип'ятіння і охолодження, що призводить до швидкого погіршення її якості. Тому кип'ячену воду слід зберігати у щільно закритих ємностях у прохолодному місці трохи більше 24 годин.

Фільтруючий глечик

Плюси: фільтр-глечик дуже простий у використанні, не вимагає підключення до водопроводу, процес очищення не потрібно контролювати.

Мінуси: невелика кількість очищеної води (від 1 до 2 л), низька швидкість очищення.

Відмінний абсорбент – вугілля – поглинає хлор, хлорорганічні та органічні забруднення, а додаткова обробка його сріблом запобігає розмноженню бактерій.

І фільтр, і чайник

Цілком природним рішенням було об'єднати в одній посудині, чайник і фільтр для води, що наповнює його. Електрочайник з'єднує функції фільтрації та пом'якшення води, з фільтрами очищення води, що дозволяють максимально швидко і якісно очистити водопровідну воду від хлору та інших домішок, перешкоджаючи утворенню накипу.

Насадка на кран

Принцип дії: водоочисник надягає безпосередньо на кран, вода подається в нього під тиском.

Плюси: невисока ціна, зручна для використання.

Мінуси: низька продуктивність (0,3-0,5 л/хв), необхідно використовувати ємність для зберігання очищеної води. Якщо фільтр не забезпечений перемикачем, доведеться вмикати та вимикати його щоразу вручну.

Практична робота №1

Контрольно-навчальні тести

1. Найбільш поширений спосіб знезараження питної води на водопровідній станції:

а) хлорування;

б) УФ-опромінення;

в) озонування.

2. При знезараженні питної води хлорсодержащими препаратами органолептичні властивості води можуть:

а) покращуватись;

б) погіршуватись;

в) не змінюватись.

3. До фізичних методів знезараження належать:

а) використання перекису водню;

в) кип'ятіння;

д) олігодинамічну дію срібла.

4. Спеціальні методи покращення якості питної води:

а) дезактивація;

б) освітлення;

в) дезодорація;

г) дегазація;

д) очищення.

5. Орієнтовні значення дози хлору при хлоруванні нормальними дозами:

а) 1-5 мг/л;

б) 10-15 мг/л;

в) 20-30 мг/л.

6. Методи знезараження питної води:

а) коагулювання;

б) хлорування;

в) фторування;

г) озонування;

д) обробка ультрафіолетовими променями.

7. Показання до застосування способу хлорування з преамонізацією є:

а) високе мікробне забруднення;

б) попередження провокування запахів;

в) несприятлива епідобстановка з кишкових інфекцій;

г) протяжна водопровідна мережа;

д) неможливість забезпечення достатнього часу контакту води із хлором.

8. Переваги озону перед хлором при знезараженні питної води:

а) покращує органолептичні властивості води;

б) покращує органолептичні властивості води та потребує меншого часу контакту;

в) покращує органолептичні властивості води, вимагає меншого часу контакту, ефективніший щодо патогенних найпростіших.

9. При знезараженні питної води УФ-випромінюванням органолептичні властивості води можуть:

а) покращуватись;

б) погіршуватись;

в) не змінюватись.

10. При знезараженні води препаратами, що містять хлор, її органолептичні властивості:

а) погіршуються;

б) не змінюються;

в) покращуються.

Контрольні питання

1. Як класифікуються методи підвищення якості питної води?

2. Як проводиться коагуляція води? Які ви знаєте коагулянти?

3. Як відбувається відстоювання води?

4. Які ви знаєте фільтри, чим вони відрізняються один від одного?

5. Охарактеризуйте реагентні способи знезараження питної води.

6. Перерахуйте методи хлорування. Які переваги та недоліки кожного з них?

7. Що таке хлорпоглинання та хлорпотреба води?

8. У чому полягає гігієнічне значення вмісту у питній воді залишкового хлору?

9. Як проводиться визначення вмісту активного хлору в хлорному вапні?

10. Як проводиться визначення дози хлорного вапна по залишковому хлору?

11. Охарактеризуйте фізичні методи покращення якості питної води.

12. Які знаєте додаткові методи підвищення якості питної води?

13. Проведіть порівняльну оцінку фізичних та хімічних методів покращення якості питної води.

14. Які відомі комбіновані методи підвищення якості питної води?

Міністерства охорони здоров'я та соціального розвитку РФ»

КАФЕДРА ЗАГАЛЬНОЇ ГІГІЄНИ

МЕТОДИ ПОЛІПШЕННЯ ЯКОСТІ ПИТЧОЇ ВОДИ

ВЛАДИКАВКАЗ 2011

Укладачі:

Ø д.м.н., професор О.Р. Кусова,

Ø помічник Ф.К. Худалова,

Ø помічник А.Р. Нанієва.

Рецензенти:

Ø Ф.В. Каллагава – професор, д.м.н., зав. кафедрою загальної та біоорганічної хімії;

Ø Туаєва І.Ш. - к.м.н., доцент кафедри гігієни медико-профілактичного факультету з епідеміологією та курсом ФПВГ

Як виконується покращення якості води. Як покращити якість питної води у домашніх умовах. Перелік методів покращення якості водного середовища. специфічні методи. Методи побутового використання. Переваги та недоліки кожного побутового методу. Особливості їхнього використання. Озонування. Кип'ятіння. Дегазація. Виморожування. Поліпшення якості води дозволить убезпечити себе від багатьох проблем, спричинених вживанням неякісної рідини. Про те, як покращити якість питної води, ми розповімо у нашій статті.

Методи покращення якості води

Як ви самі розумієте, екологічна ситуація та велика кількість техногенних забруднювачів призводять до того, що якість природних вод погіршується. А можливості водоочисних споруд не такі великі, як хотілося б. У результаті ми п'ємо майже ту ж воду, що знаходиться в річках та озерах нашого регіону.

У такій ситуації покращення якості води стає просто необхідним. Саме з цією метою і розроблені методи очищення води, які дозволяють довести якість води, набраної з будь-якого джерела, до норми.

Перелічені методики очищення гарантують значне покращення якості води:

• методика відстойки
• освітлення водного середовища
• мембранні методи фільтрації
• хімічні окислювальні реактиви
• адсорбація
• видалення розчиненого заліза
• дехлорування водного середовища
• пом'якшення водного середовища (зниження концентрації солей)
• боротьба із вмістом нітратів
• кондиціювання рідини
• очищення від домішок органічного походження
• знезараження водного середовища

Також існують специфічні методики покращення якості водного середовища:

• дегазація води
• дезодарація рідини
• залізо водного середовища
• фторування води
• опіснення рідини
• пом'якшення водного середовища

У свою чергу, метод знезараження води ділиться на кілька способів:

1. Хімічний спосіб включає процедури гідрохлорування, звичайного хлорування і очищення за рахунок особливостей солей важких металів.
2. Фізичний спосіб має на увазі опромінення ультрафіолетовими променями.
3. Механічне знезараження застосовує спеціальний спосіб фільтрації за допомогою спеціальних свічок.

Методи поліпшення якості води, які можна використовувати самостійно:

• Озонування водного середовища
• Дегазування та кип'ятіння води
• Виморожування рідини
• Використання фільтруючих пристроїв

Що таке озонування?

Даний метод покращення якості води може використовуватись замість традиційного хлорування. Зазвичай озон застосовується на останній стадії технологічного процесу. Щоб ефект від процедури був максимальним, потрібно використовувати концентрацію озону в межах від 0,4 до 1 мг/л. Така концентрація повинна підтримуватись протягом чотирьох хвилин.

Також метод озонування можна використовувати на попередній стадії водопідготовки. Він допомагає перевести розчинені компоненти колоїдний вигляд. В результаті вони легко осідають у фільтруючих пристосуваннях.

Переваги озонування:

• Одночасне знебарвлення та знезараження води.
• Поліпшуються органолептичні показники смаку та запаху водного середовища.
• Залишковий озон не змінює складу води, оскільки швидко перетворюється на кисень.
• Метод озонування дозволяє усунути земляний присмак водного середовища.

Недоліки озонування:

• Метод маловивчений.
• Потребує багато електроенергії.
• Застосування цього методу підвищення якості води часто призводить до заростання біомасою іонообмінних фільтруючих пристроїв.

Виморожування

Поліпшення якості питної води більше підходить для побутового використання, оскільки у виробничих цілях потрібно створювати занадто громіздкий пристрій.

Принцип очищення заснований на законі фізики, який говорить, що при заморожуванні рідини в першу чергу замерзає основний компонент, а в останню чергу різні домішки, осад та забруднювачі. Цей закон дуже добре видно на прикладі заморожування молока: спочатку замерзає вода біля стінок пакета, а потім жири та інші поживні речовини в його центрі.

Відповідно до цього методу воду потрібно заморозити при температурі -1-6 ° С, лід вийняти, а незамерзлий залишок злити. Потім цей лід можна розморожувати та вживати в їжу. Зазвичай зливається близько 1/3 чи 1/2 частини води. Запам'ятайте: найчастіша вода та, яка замерзла спочатку.

Якщо провести аналіз такої вимороженої рідини, він покаже, що кальцію у воді залишилося всього 16 мг/л. Звичайно, якщо воду нагрівати її структура змінюється, але чистота та якість залишаються на висоті, що покращує ваше здоров'я та підвищує довголіття.

Дегазування та кип'ятіння

Поліпшити якість води методом дегазування в домашніх умовах буде складно, оскільки для цього потрібно позбавити рідину зайвих газів під вакуумом. Натомість проведені досліди довели, що дегазована рідина відмінно засвоюється живими організмами, підвищуючи їхню життєдіяльність.

Що стосується кип'ятіння води, тобто нагрівання її до температури 100 градусів, то це дозволяє позбутися майже всіх шкідливих мікроорганізмів і бактерій. Також цей процес дає можливість усунути ряд токсинів та отруйних компонентів. А кип'ятіння протягом 10-15 хвилин гарантує загибель навіть термостійких вірусів. Суперечки різних грибів загинуть, якщо воду кип'ятити протягом двох годин. Цей ефект буде при нагріванні водного середовища в автоклаві.

Переваги методики кип'ятіння:

• Доступність та простота виконання.
• Висока ефективність та надійність.
• Ефект від кип'ятіння залежить від складу водного середовища.
• При кип'ятінні ні органолептичні, ні фізико-хімічні показники рідини не змінюються.

Недоліки методу:

• Низька рентабельність.
• Потрібно багато енергії для його здійснення у глобальних масштабах.
• Потрібно використовувати надто велике обладнання.
• Невисока продуктивність при використанні доступних нагрівальних елементів.

Перш ніж вибрати метод покращення якості води, потрібно виконати аналіз рідини в лабораторії, щоб мати уявлення про її склад. Такий аналіз ви можете замовити у нашій лабораторії.

При використанні води в питних та господарських цілях має бути виключена несприятлива її дія на організм у вигляді захворювань інфекційного та неінфекційного характеру, тому вимоги до води мають бути зведені до наступного:

1. Вода повинна задовольняти вимогам населення за своїми органолептичними властивостями.

Використання природних вод відкритих водойм, а іноді й підземних вод з метою господарсько-питного водопостачання практично неможливе без попереднього поліпшення властивостей води та її знезараження.

Для покращення якості води застосовуються наступні методи:

1) очищення - видалення зважених частинок;

2) знезараження - знищення мікроорганізмів;

3) спеціальні методи поліпшення органолептичних властивостей води, пом'якшення, видалення деяких хімічних речовин, фторування та ін.

Очистка води.Очищення є важливим етапом у загальному комплексі методів покращення якості води, оскільки покращує її фізичні та органолептичні властивості. При цьому в процесі видалення з води зважених частинок видаляється значна частина мікроорганізмів. Очищення здійснюється механічним (відстоювання), фізичним (фільтрування) та хімічним (коагуляція) методами.

Відстоювання, при якому відбувається освітлення та часткове знебарвлення води, здійснюється у спеціальних спорудах - відстійниках. Процес відстоювання в них триває протягом 2-8 год. Проте найдрібніші частинки, у тому числі значна частина мікроорганізмів, не встигає осісти. Тому відстоювання не можна розглядати як основний метод очищення води.

Фільтрування- процес повнішого звільнення води від зважених частинок. Воду пропускають через дрібнопористий матеріал, що фільтрує, найчастіше через пісок. Фільтруючись вода залишає на поверхні і в глибині фільтруючого матеріалу зважені частинки. На водопровідних станціях фільтрація застосовується після коагуляції.

В даний час застосовуються кварцово-антрацитові фільтри, які значно збільшують швидкість фільтрації.

Коагуляціяє хімічним методом очищення води. Він дозволяє звільнити воду від забруднень, що знаходяться у вигляді завислих частинок, видалення яких неможливе за допомогою відстоювання та фільтрації. Сутність коагуляції полягає в додаванні до води хімічної речовини - коагулянта, здатного реагувати з бікарбонатами, що знаходяться в ній. Внаслідок цієї реакції утворюються великі, досить важкі пластівці. Осідаючи внаслідок своєї тяжести, вони захоплюють у себе що у воді у зваженому стані частки забруднень. Це сприяє досить швидкому очищенню води. За рахунок цього процесу вода стає прозорою, покращується показник кольоровості.

Як коагулянт застосовується сульфат алюмінію, що утворює з бікар-бонатами води великі пластівці гідрату окису алюмінію.

Знезараження.

Знищення мікроорганізмів є останнім, завершальним етапом обробки води, що забезпечує її епідеміологічну безпеку. Для знезараження води застосовуються хімічні (реагентні) та фізичні (безреагентні) методи .

Хімічні(Реагентні) методи знезараження засновані на додаванні до води різних хімічних речовин, що викликають загибель мікро-організмів, що знаходяться у воді. Ці методи досить ефективні. В якості реагентів можуть бути використані різні сильні окислювачі: хлор та його сполуки, озон, йод, перманганат калію, деякі солі важких металів, срібло.

У санітарній практиці найбільш надійним і випробуваним способом знезараження води є хлорування. На водопровідних станціях воно проводиться за допомогою газоподібного хлору та розчинів хлорного вапна.

Процес хлорування залежить від стійкості мікроорганізмів. Найбільш стійкими є спороутворюючі. Серед неспорових відношення до хлору різне, наприклад черевнотифозна паличка менш стійка, ніж паличка паратифу і т. д. Важливим є масивність мікробного обсіменіння: чим вона вища, тим більше хлору потрібно для знезараження води. Ефективність знезараження залежить від активності використовуваних хлорвмісних препаратів. Так, газоподібний хлор ефективніший, ніж хлорне вапно.

Велике впливом геть процес хлорування надає склад води; процес уповільнюється за наявності великої кількості органічних речовин, так як більша кількість хлору йде на їх окислення, і при низькій температурі води. Чим вища доза хлору і чим триваліший його контакт з водою, тим більшим буде знезаражуючий ефект.

Для досягнення повного бактерицидного ефекту визначається оптимальна доза хлору, яка складається з кількості активного хлору, яка необхідна для:

а) знищення мікроорганізмів;

б) окислення органічних речовин, і навіть кількості хлору, яке має залишитися у воді після її хлорування у тому, щоб бути показником надійності хлорування.

Ця кількість називається активним залишковим хлором . Його норма 0,3-0,5 мг/л. При дозах вище 0,5 мг/л вода набуває неприємного специфічного запаху хлору.

До хімічних методів знезараження води відноситься озонування. Озон є нестійкою сполукою. У воді він розкладається з утворенням молекулярного та атомарного кисню, з чим пов'язана сильна окислювальна здатність озону. У його розкладання утворюються вільні радикали ВІН і АЛЕ 2 , які мають вираженими окислювальними властивостями. Озон має високий окислювально-відновний потенціал, тому його реакція з органічними речовинами, що знаходяться у воді, відбувається повніше, ніж у хлору. Механізм знезаражувальної дії озону аналогічний дії хлору: будучи сильним окислювачем, озон ушкоджує життєво важливі ферменти мікроорганізмів та спричиняє їх загибель.

Перевага озонування перед хлоруванням полягає в тому, що при цьому способі знезараження покращуються смак і колір води, тому озон може бути використаний одночасно для поліпшення її органолептичних властивостей. Озонування не надає негативного впливу на мінеральний склад і рН води. Надлишок озону перетворюється на кисень, тому залишковий озон небезпечний для організму та не впливає на органолептичні властивості води. Озонування проводиться за допомогою спеціальних апаратів - озонаторів.

При хімічних способах знезараження води використовують також олігодинамічні дії солей важких металів (срібла, міді, золота). Олігодинамічним дією важких металів називається їх здатність надавати бактерицидний ефект протягом тривалого терміну при вкрай малих концентраціях. Даний метод зазвичай застосовується для знезараження невеликих кількостей води.

Перекис водню давно відомий як окислювач. Її бактерицидна дія пов'язана з виділенням кисню при розкладанні.

Хімічні, або реагентні, способи знезараження води, мають ряд недоліків, які полягають у тому, що більшість цих речовин негативно впливає на склад і органолептичні властивості води. Крім того, бактерицидна дія цих речовин проявляється після певного періодуконтакту і який завжди поширюється попри всі форми мікроорганізмів. Все це стало причиною розробки фізичнихметодів знезараження води, що мають ряд переваг у порівнянні з хімічними. Безреагентні методи не впливають на склад і властивості води, що знезаражується, не погіршують її органолептичних властивостей. Вони діють безпосередньо на структуру мікроорганізмів, внаслідок чого мають ширший діапазон бактерицидної дії. Для знезараження потрібен невеликий період часу.

Найбільш розробленим методом є опромінення води бактерицидними (ультрафіолетовими) лампами. Найбільшу бактерицидну властивість мають УФ промені з довжиною хвилі 200-280 нм; максимум бактерицидної дії припадає на довжину хвилі 254-260 нм. Джерелом випромінювання є аргонно-ртутні лампи низького тиску і ртутно-кварцові лампи. Знезараження води настає швидко, протягом 1-2 хв. При знезараженні води УФ-променями гинуть не тільки вегетативні форми мікробів, але і спорові, а також віруси, яйця гельмінтів, стійкі до впливу хлору. Застосування бактерицидних ламп не завжди можливе, тому що на ефект знезараження води УФ-променями впливають каламутність, кольоровість води, вміст у ній солей заліза. Тому, перш ніж знезаражувати воду у такий спосіб, її необхідно ретельно очистити.

З усіх наявних фізичних методів знезараження води найбільш надійним є кип'ятіння. У результаті кип'ятіння протягом 3-5 хв гинуть всі наявні в ній мікроорганізми, а після 30 хв вода стає повністю стерильною. Незважаючи на високий бактерицидний ефект, цей метод не знаходить широкого застосування для знезараження великих об'ємів води. Недоліком кип'ятіння є погіршення смаку води, що настає внаслідок випаровування газів, і можливість швидшого розвитку мікроорганізмів у кип'яченій воді.

До фізичних методів знезараження води відноситься використання імпульсного електричного розряду, ультразвуку та іонізуючого випромінювання. Нині ці методи широкого практичного застосування знаходять.

Спеціальні способи покращення якості води.

Крім основних методів очищення і знезараження води, в деяких випадках виникає необхідність проводити спеціальну її обробку. В основному ця обробка спрямована на поліпшення мінерального складу води та її органолептичних властивостей.

Дезодорація – видалення сторонніх запахів та присмаків. Необхідність проведення такої обробки обумовлюється наявністю у воді запахів, пов'язаних з життєдіяльністю мікроорганізмів, грибів, водоростей, продуктів розпаду та розкладання органічних речовин. З цією метою застосовуються такі методи, як озонування, хлорування, обробка води перманганатом калію, перекиснення водню, фторування через сорбційні фільтри, аерація.

Дегазація води - видалення з неї розчинених газів, що погано пахнуть. Для цього застосовується аерація, тобто розбризкування води на дрібні краплі в добре провітрюваному приміщенні або на відкритому повітрі, в результаті чого відбувається виділення газів.

Пом'якшенняводи - повне або часткове видалення з неї катіонів кальцію та магнію. Пом'якшення проводиться спеціальними реагентами або за допомогою іонообмінного та термічного методів.

Опріснення (знесолювання)води частіше виробляється при підготовці її до промислового використання.

Часткове опріснення води здійснюється зниження вмісту в ній солей до тих величин, при яких воду можна використовувати для пиття (нижче 1000 мг/л). Опріснення досягається дистиляцією води, яка виробляється в різних опріснювачах (вакуумні, багатоступінчасті, геліотермічні), іонітових установках, а також електро-хімічним способом і методом виморожування.

Знезалізнення- Видалення з води заліза проводиться аерацією з подальшим відстоюванням, коагулюванням, вапнуванням, катіонуванням. В даний час розроблено метод фільтрування води через піщані фільтри. Закисне залізо затримується на поверхні зерен піску.

Обезфторювання- Звільнення природних вод від надмірної кількості фтору. З цією метою застосовують метод осадження, заснований на сорбції фтору осадом гідроксиду алюмінію.

При нестачі у воді фтору її фторують .

У разі забруднення води радіоактивними речовинами її піддають дезактивації , тобто видалення радіоактивних речовин.

ЛЕКЦІЯ № 3. МЕТОДИ ПОЛІПШЕННЯ ЯКОСТІ ВОДИ

Використання природних вод відкритих водойм, а іноді й підземних вод з метою господарсько-питного водопостачання практично неможливе без попереднього покращення властивостей води та її знезараження. Щоб якість води відповідала гігієнічним вимогам, застосовують попередню обробку, в результаті якої вода звільняється від завислих частинок, запаху, присмаку, мікроорганізмів та різних домішок.

Для покращення якості води застосовуються такі методи: 1) очищення-видалення зважених частинок; 2) знезараження-знищення мікроорганізмів; 3) спеціальні методи покращення органолептичних властивостей води, пом'якшення, видалення деяких хімічних речовин, фторування та ін.

Очистка води. Очищення є важливим етапом у загальному комплексі методів покращення якості води, оскільки покращує її фізичні та органолептичні властивості. При цьому в процесі видалення з води зважених частинок видаляється і значна частина мікроорганізмів, внаслідок чого повне очищення води дозволяє легше та економічніше здійснювати знезараження. Очищення здійснюється механічним (відстоювання), фізичним (фільтрування) та хімічним (коагуляція) методами.

Відстоювання, при якому відбувається освітлення та часткове знебарвлення води, здійснюється у спеціальних спорудах - відстійниках. Використовуються дві конструкції відстійників: горизонтальні та вертикальні. Принцип їх дії полягає в тому, що завдяки надходженню через вузький отвір і уповільненому протіканню води у відстійнику основна маса зважених частинок осідає на дно. Процес відстоювання у відстійниках різної конструкції триває протягом 2-8 год. Проте найдрібніші частинки, зокрема значна частина мікроорганізмів, не встигає осісти. Тому відстоювання не можна розглядати як основний метод очищення води.

Фільтрація - процес більш повного звільнення води від зважених частинок, що полягає в тому, що воду пропускають через дрібнопористий матеріал, що фільтрує, найчастіше через пісок з певним розміром частинок. Фільтруючись вода залишає на поверхні і в глибині фільтруючого матеріалу зважені частинки. На водопровідних станціях фільтрація застосовується після коагуляції.

В даний час почали застосовуватися кварцово-антрацитові фільтри, що значно збільшують швидкість фільтрації.

Для попередньої фільтрації води використовуються мікрофільтри для уловлювання зоопланктону - найдрібніших водних тварин та фітопланктону-найдрібніших водних рослин. Ці фільтри встановлюють перед місцем водозабору або перед очисними спорудами.

Коагуляція є хімічним методом очищення води. Перевага цього методу полягає в тому, що він дозволяє звільнити воду від забруднень, що знаходяться у вигляді завислих частинок, що не піддаються видаленню за допомогою відстоювання та фільтрації. Сутність коагуляції полягає в додаванні до води хімічної речовини-коагулянту, здатного реагувати з бікарбонатами, що знаходяться в ній. В результаті цієї реакції утворюються великі, досить важкі пластівці, що несуть позитивний заряд. Осідаючи внаслідок власної тяжкості, вони захоплюють за собою частинки забруднень, що знаходяться у воді у зваженому стані, заряджені негативно, і тим самим сприяють досить швидкому очищенню води. За рахунок цього процесу вода стає прозорою, покращується показник кольоровості.

Як коагулянта в даний час найбільш широко застосовується сульфат алюмінію, що утворює з бікарбонатами води великі пластівці гідрату окису алюмінію. Для покращення процесу коагуляції використовуються високомолекулярні флокулянти: лужний крохмаль, флокулянти іонного типу, активізована кремнева кислота та інші синтетичні препарати, похідні акрилової кислоти, зокрема поліакриламід (ПАА).

Знезараження.Знищення мікроорганізмів є останнім завершальним етапом обробки води, що забезпечує її епідеміологічну безпеку. Для знезараження води застосовуються хімічні (реагентні) та фізичні (безреагентні) методи. У лабораторних умовах для невеликих обсягів води можна використовувати механічний метод.

Хімічні (реагентні) методи знезараження засновані на додаванні до води різних хімічних речовин, що викликають загибель мікроорганізмів, що знаходяться у воді. Ці методи досить ефективні. Як реагенти можуть бути використані різні сильні окислювачі: хлор та його сполуки, озон, йод, перманганат калію, деякі солі важких металів, срібло.

У санітарній практиці найбільш надійним та випробуваним способом знезараження води є хлорування. На водопровідних станціях воно проводиться за допомогою газоподібного хлору та розчинів хлорного вапна. Крім цього, можуть використовуватись такі сполуки хлору, як гіпохлорат натрію, гіпохлорит кальцію, двоокис хлору.

Механізм дії хлору полягає в тому, що при додаванні його до води він гідролізується, в результаті чого відбувається утворення хлористоводневої та хлорнуватистої кислот:

С1 2 +Н 2 О=НС1+НОС1.

Хлорновата кислота у воді дисоціює на іони водню (Н) і гіпохлоритні іони (ОС1), які поряд з дисоційованими молекулами хлорноватистої кислоти мають бактерицидну властивість. Комплекс (НОС1 + ОС1) називається вільним активним хлором.

Бактерицидна дія хлору здійснюється головним чином за рахунок хлорнуватистої кислоти, молекули якої малі, мають нейтральний заряд і тому легко проходять через оболонку бактеріальної клітини. Хлорновата кислота впливає на клітинні ферменти, зокрема на SH-групи, порушує обмін речовин мікробних клітин і здатність мікроорганізмів до розмноження. В останні роки встановлено, що бактерицидний ефект хлору ґрунтується на пригніченні ферментів-каталізаторів, окислювально-відновних процесів, що забезпечують енергетичний обмін бактеріальної клітини.

Знезаражуюча дія хлору залежить від багатьох факторів, серед яких домінуючими є біологічні особливості мікроорганізмів, активність діючих препаратів хлору, стан водного середовища та умови, в яких проводиться хлорування.

Процес хлорування залежить від стійкості мікроорганізмів. Найбільш стійкими є спороутворюючі. Серед неспорових відношення до хлору різне, наприклад черевнотифозна паличка менш стійка, ніж паличка паратифу і т. д. Важливим є масивність мікробного обсіменіння: чим вона вища, тим більше хлору потрібно для знезараження води. Ефективність знезараження залежить від активності використовуваних хлорвмісних препаратів. Так, газоподібний хлор ефективніший, ніж хлорне вапно.

Велике впливом геть процес хлорування надає склад води; процес уповільнюється за наявності великої кількості органічних речовин, так як більша кількість хлору йде на їхнє окислення, і при низькій температурі води. Істотною умовою хлорування є правильний вибір дози. Чим вища доза хлору і чим триваліший його контакт з водою, тим більшим буде знезаражуючий ефект.

Хлорування проводиться після очищення води та є заключним етапом її обробки на водопровідній станції. Іноді для посилення знезаражувального ефекту та для поліпшення коагуляції частину хлору вводять разом із коагулянтом, а іншу частину, як завжди, після фільтрації. Такий метод називається подвійним хлоруванням.

Розрізняють звичайне хлорування, тобто хлорування нормальними дозами хлору, які встановлюються щоразу дослідним шляхом, суперхлорування, тобто хлорування підвищеними дозами.

Хлорування нормальними дозами застосовується у звичайних умовах усім водопровідних станціях. При цьому велике значення має правильний вибір дози хлору, що обумовлюється ступінь поглинання води в кожному конкретному випадку.

Для досягнення повного бактерицидного ефекту визначається оптимальна доза хлору, що складається з кількості активного хлору, яка потрібна для: а) знищення мікроорганізмів; б) окислення органічних речовин, а також кількості хлору, що має залишитися у воді після її хлорування для того, щоб бути показником надійності хлорування. Ця кількість називається активним залишковим хлором. Його норма 0,3-0,5 мг/л при вільному хлорі 0,8-1,2 мг/л. Необхідність нормування цих кількостей пов'язана з тим, що за наявності залишкового хлору менше 0,3 мг/л його може бути недостатньо для знезараження води, а при дозах вище 0,5 мг/л вода набуває неприємного специфічного запаху хлору.

Головними умовами ефективного хлорування води є перемішування її з хлором, контакт між знезараженням водою та хлором протягом 30 хв у теплу пору року та 60 хв у холодну пору.

На великих водопровідних станціях для знезараження води застосовується газоподібний хлор. Для цього рідкий хлор, що доставляється на водопровідну станцію в цистернах або балонах, перед застосуванням переводиться в газоподібний стан у спеціальних установках-хлораторах, за допомогою яких забезпечуються автоматичне подання та дозування хлору. Найчастіше хлорування води проводиться 1% розчином хлорного вапна. Хлорне вапно являє собою продукт взаємодії хлору та гідрату окису кальцію в результаті реакції:

2Са(ОН) 2 + 2С1 2 = Са(ОС1) 2 + СаС1 2 + 2НА

Суперхлорування (гіперхлорування) води проводиться за епідеміологічними показаннями або в умовах коли неможливо забезпечити необхідний контакт води з хлором (протягом 30 хв). Зазвичай воно застосовується у військово-польових умовах, експедиціях та інших випадках і виробляється дозами, що в 5-10 разів перевищують хлорпоглинання води, тобто 10-20 мг/л активного хлору. Час контакту між водою та хлором при цьому скорочується до 15-10 хв. Суперхлорування має низку переваг. Основними з них є значне скорочення часу хлорування, спрощення його техніки, тому що немає необхідності визначати залишковий хлор та дозу, та можливість знезараження води без попереднього звільнення її від каламуті та освітлення. Недоліком гіперхлорування є сильний запах хлору, але його можна усунути додаванням до води натрію тіосульфату, активованого вугілля, сірчистого ангідриду та інших речовин (дехлорування).

На водопровідних станціях іноді проводять хлорування із преамонізацією. Цей метод застосовується в тих випадках, коли вода, що знезаражується, містить фенол або інші речовини, які надають їй неприємного запаху. Для цього в воду, що знезаражується, спочатку вводять аміак або його солі, а потім через 1-2 хв хлор. При цьому утворюються хлораміни, що мають сильну бактерицидну властивість.

До хімічних методів знезараження води належить озонування. Озон є нестійкою сполукою. У воді він розкладається з утворенням молекулярного та атомарного кисню, із чим пов'язана сильна окислювальна здатність озону. У його розкладання утворюються вільні радикали ВІН і АЛЕ 2 , які мають вираженими окислювальними властивостями. Озон має високий окислювально-відновний потенціал, тому його реакція з органічними речовинами, що знаходяться у воді, відбувається повніше, ніж у хлору. Механізм знезаражувальної дії озону аналогічний дії хлору: будучи сильним окислювачем, озон ушкоджує життєво важливі ферменти мікроорганізмів та спричиняє їх загибель. Є припущення, що він діє як протоплазматична отрута.

Перевага озонування перед хлоруванням полягає в тому, що при цьому способі знезараження покращуються смак і колір води, тому озон може бути використаний одночасно для покращення її органолептичних властивостей. Озонування не має негативного впливу на мінеральний склад та рН води. Надлишок озону перетворюється на кисень, тому залишковий озон небезпечний для організму та не впливає на органолептичні властивості води. Контроль за озонуванням менш складний, ніж за хлоруванням, оскільки озонування залежить від таких чинників, як температура, рН води тощо. Для знезараження води потрібна доза озону в середньому дорівнює 0,5-6 мг/л при експозиції 3-5 хв. Озонування проводиться за допомогою спеціальних апаратів – озонаторів.

При хімічних способах знезараження води використовують також олігодинамічні дії солей важких металів (срібла, міді, золота). Олігодинамічною дією важких металів називається їх здатність надавати бактерицидний ефект протягом тривалого терміну при вкрай малих концентраціях. Механізм дії полягає в тому, що позитивно заряджені іони важких металів вступають у воді у взаємодію з мікроорганізмами, які мають негативний заряд. Відбувається електроадсорбція, в результаті якої вони проникають у глиб мікробної клітини, утворюючи в ній альбумінати важких металів (з'єднання з нуклеїновими кислотами), внаслідок чого мікробна клітина гине. Цей метод зазвичай застосовується для знезараження невеликих кількостей води.

Перекис водню давно відомий як окислювач. Її бактерицидна дія пов'язана з виділенням кисню під час розкладання. Метод застосування перекису водню для знезараження води нині ще повністю розроблено.

Хімічні, або реагентні, способи знезараження води, засновані на додаванні до неї тієї чи іншої хімічної речовини у певній дозі, мають ряд недоліків, які полягають головним чином у тому, що більшість цих речовин негативно впливає на склад і органолептичні властивості води. Крім того, бактерицидна дія цих речовин проявляється після певного періоду контакту і не поширюється на всі форми мікроорганізмів. Все це стало причиною розробки фізичних методів знезараження води, що мають низку переваг у порівнянні з хімічними. Безреагентні методи не впливають на склад і властивості води, що знезаражується, не погіршують її органолептичних властивостей. Вони діють безпосередньо на структуру мікроорганізмів, внаслідок чого мають ширший діапазон бактерицидної дії. Для знезараження потрібен невеликий період часу.

Найбільш розробленим та вивченим у технічному відношенні методом є опромінення води бактерицидними (ультрафіолетовими) лампами. Найбільшу бактерицидну властивість мають УФ промені з довжиною хвилі 200-280 нм; максимум бактерицидної дії посідає довжину хвилі 254-260 нм. Джерелом випромінювання є аргонно-ртутні лампи низького тиску і ртутно-кварцові лампи. Знезараження води настає швидко, протягом 1-2 хв. При знезараженні води УФ-променями гинуть як вегетативні форми мікробів, а й спорові, і навіть віруси, яйця гельмінтів, стійкі до впливу хлору. Застосування бактерицидних ламп не завжди можливе, тому що на ефект знезараження води УФ-променями впливають каламутність, кольоровість води, вміст у ній солей заліза. Тому, перш ніж знезаражувати воду у такий спосіб, її необхідно ретельно очистити.

З усіх фізичних методів знезараження води найбільш надійним є кип'ятіння. В результаті кип'ятіння протягом 3-5 хв гинуть всі мікроорганізми, що є в ній, а після 30 хв вода стає повністю стерильною. Незважаючи на високий бактерицидний ефект, цей метод не знаходить широкого застосування для знезараження великих об'ємів води. Недоліком кип'ятіння є погіршення смаку води, що настає внаслідок випаровування газів, і можливість швидшого розвитку мікроорганізмів у кип'яченій воді.

До фізичних методів знезараження води відноситься використання імпульсного електричного розряду, ультразвуку та іонізуючого випромінювання. Нині ці методи широкого практичного застосування знаходять.

Спеціальні способи покращення якості води.Крім основних методів очищення та знезараження води, у деяких випадках виникає необхідність проводити спеціальну її обробку. В основному ця обробка спрямована на покращення мінерального складу води та її органолептичних властивостей.

Дезодорація – видалення сторонніх запахів та присмаків. Необхідність проведення такої обробки обумовлюється наявністю у воді запахів, пов'язаних із життєдіяльністю мікроорганізмів, грибів, водоростей, продуктів розпаду та розкладання органічних речовин. З цією метою застосовуються такі методи як озонування, вуглевання, хлорування, обробка води перманганатом калію, перекисом водню, фторування через сорбційні фільтри, аерація.

Дегазація води - видалення з неї розчинених газів, що погано пахнуть. Для цього застосовується аерація, тобто розбризкування води на дрібні краплі в приміщенні, що добре провітрюється, або на відкритому повітрі, в результаті чого відбувається виділення газів.

Пом'якшення води - повне чи часткове видалення з неї катіонів кальцію та магнію. Пом'якшення проводиться спеціальними реагентами або за допомогою іонообмінного та термічного методів.

Опріснення (знесолювання) води частіше проводиться під час підготовки її до промислового використання.

Часткове опріснення води здійснюється зниження вмісту в ній солей до тих величин, при яких воду можна використовувати для пиття (нижче 1000 мг/л). Опріснення досягається дистиляцією води, яка виробляється в різних опріснювачах (вакуумні, багатоступінчасті, геліотермічні), іонітових установках, а також електрохімічним способом та методом виморожування.

Знезалізнення - видалення з води заліза проводиться аерацією з подальшим відстоюванням, коагулюванням, вапнуванням, катіонуванням. В даний час розроблено метод фільтрування води через піщані фільтри. Закисне залізо затримується на поверхні зерен піску.

Обезфторивание – звільнення природних вод від надмірної кількості фтору. З цією метою застосовують метод осадження, заснований на сорбції фтору осадом гідроксиду алюмінію.

При нестачі у воді фтору її фторують. У разі забруднення води радіоактивними речовинами її піддають дезактивації, тобто видалення радіоактивних речовин.

ТЕМА 11. ФІЗІОЛОГІЯ ФІЗИЧНОЇ ТА РОЗУМОВНОЇ ПРАЦІ. ГІГІЄНІЧНА ОЦІНКА ТЯЖКОСТІ І НАПРУЖНОСТІ ТРУДОВОГО ПРОЦЕСУ

ТЕМА 12. ГІГІЄНІЧНА ОЦІНКА ФІЗИЧНИХ ФАКТОРІВ ВИРОБНИЧОГО СЕРЕДОВИЩА, ПРИНЦИПИ ЇХ ГІГІЄНІЧНОГО НОРМУВАННЯ. ПРОФІЛАКТИКА ПРОФЕСІЙНИХ ЗАХВОРЮВАНЬ, ВИКЛИКАНИХ ФАКТОРАМИ ФІЗИЧНОЇ ПРИРОДИ

ТЕМА 13. ГІГІЄНІЧНА ОЦІНКА ХІМІЧНИХ І БІОЛОГІЧНИХ ФАКТОРІВ ВИРОБНИЧОГО СЕРЕДОВИЩА, ПРИНЦИПИ ЇХ ГІГІЄНИЧНОГО НОРМУВАННЯ. ПРОФІЛАКТИКА ПРОФЕСІЙНИХ ЗАХВОРЮВАНЬ, ВИКЛИКАНИХ ФАКТОРАМИ ХІМІЧНОЇ ТА БІОЛОГІЧНОЇ ПРИРОДИ

ТЕМА 14. ГІГІЄНІЧНА ОЦІНКА ЗАБУДОВКИ, ПЛАНУВАННЯ ТА РЕЖИМУ ЕКСПЛУАТАЦІЇ АПТЕЧНИХ ОРГАНІЗАЦІЙ (АПТЕК)

ТЕМА 15. ГІГІЄНІЧНІ ВИМОГИ ДО УМОВ ПРАЦІ АПТЕЧНИХ ПРАЦІВНИКІВ

ТЕМА 16. ГІГІЄНІЧНА ОЦІНКА ЗАБУДОВКИ, ПЛАНУВАННЯ ТА РЕЖИМУ ЕКСПЛУАТАЦІЇ ОПТОВИХ ФАРМАЦЕВТИЧНИХ ОРГАНІЗАЦІЙ (АПТЕЧНИХ СКЛАДІВ) І КОНТРОЛЬНО-АНАЛІТИЧНІ

ТЕМА 6. МЕТОДИ ПОЛІПШЕННЯ ЯКОСТІ ВОДИ

ТЕМА 6. МЕТОДИ ПОЛІПШЕННЯ ЯКОСТІ ВОДИ

Мета заняття:Вивчити методи очищення та знезараження води, навчитися проводити пробну коагуляцію та пробне хлорування води.

Під час підготовки до заняття студенти повинні опрацювати наступні питання теорії.

1. Способи очищення води: а) фізичні (відстоювання, фільтрація); будову горизонтального та вертикального відстійників; б) хімічні (коагуляція); схеми споруд із очищення води у міській та сільській місцевості.

2. Способи знезараження води: а) фізичні (безреагентні); б) хімічні (реагентні). Їхня гігієнічна оцінка.

3. Хлорування води. Поняття про хлорпотребу, хлорпоглинання та залишковий хлор.

4. Способи хлорування води: а) хлорування нормальними дозами хлору; б) хлорування допереломними та післяпереломними дозами хлору; в) хлорування з преамонізацією; г) перехлорування.

5. Спеціальні методи покращення якості питної води.

Після освоєння теми студент повинен знати:

Методи покращення якості води (проведення пробного хлорування, знезараження води із застосуванням різних способів хлорування);

вміти:

Оцінити доцільність та ефективність методів щодо покращення якості води;

Використовувати основні нормативні документи та інформаційні джерела довідкового характеру для розробки гігієнічних рекомендацій щодо застосування схеми очищення води, призначеної для господарсько-питного користування, та необхідних методів обробки води з урахуванням якості води джерела, його санітарного стану та території навколо нього.

Навчальний матеріал для виконання завдання

Використання природних вод відкритих водойм для господарсько-питного водопостачання потребує попереднього поліпшення властивостей води та її знезараження. Кошти з поліпшення якості питної води включають методи очищення води,покращують органолептичні властивості води та методи її знезараження,метою яких є руйнування патогенних мікроорганізмів, тобто. забезпечення епідеміологічної безпеки води.

На водопровідних очисних спорудах застосовуються фізичні (відстоювання та фільтрація) та хімічні (коагуляція) методи очищення води. Вони дозволяють звільнити воду від зважених частинок, гумінових сполук, яєць гельмінтів, частково від мікроорганізмів, від надлишку солей, хімічних і радіоактивних речовин і газів, що погано пахнуть. Для прискорення процесу освітлення та знебарвлення на водопровідних станціях часто використовується попередня хімічна обробка води коагулянтами (сірчанокислим алюмінієм - Al2(SO4)3, хлорним залізом - FeCl3, сірчанокислим залізом - FeSO4) і флокулянтами, що утворюють при реакції з бікарбонатом води колоїдний , який надалі коагулює з утворенням пластівців:

A1 2 (SO 4) 3 + Ca(HCO 3) 2 → 2A1(OH) 3 + 3CaSO 4 + 6CO 2 .

Процес осідання супроводжується адсорбцією органічних домішок, мікроорганізмів, яєць гельмінтів та ін. Як флокулянти застосовують водорозчинні високомолекулярні сполуки, наприклад поліакриламід. Ефект коагуляції залежить від бікарбонатної жорсткості води та від дози коагулянту. При недостатній кількості коагулянту не досягається повне освітлення води, а при надлишку - вода набуває кислого смаку і можливо вторинне утворення пластівців. Процес коагуляції проходить успішно при температурі води не вище 5°С та бікарбонатної жорсткості не менше 4-7°. Фільтрація - процес більш повного звільнення води від завислих частинок при пропусканні її через дрібнопористий матеріал, що фільтрує (пісок).

Знезараження води

Для знезараження води на водопроводах використовуються різні фізичні та хімічні методи. До хімічних (реагентних) методів належать хлорування, озонування та обробка води іонами срібла. Найбільш поширеним методом до цього часу є обробка води сполуками хлору: газоподібним хлором Сl2, двоокисом хлору СlO2, хлорним вапном Са(ОС1)2 . СаО . Н2О, гіпохлорит кальцію Са(ОС1)2, хлорамінами. У всіх випадках при контакті цих сполук, що містять хлор, з водою виділяється хлорноватиста кислота НОС1, яка частково дисоціює у воді з виділенням гіпохлоритиону ОС1 - і хлоріону C1 - :

C1 2 + H 2 O → HOC1 + HC1;

HOC1 → OC1 - + H +; OCl - →Cl- + O.

Знезаражуючу дію надають гіпохлорит-іон ОС1- та недисоційована хлорновата кислота і розглядаються як «активний хлор». Бактерицидний ефект активного хлору пов'язують з його окисною дією на клітинні ферменти, що входять до складу бактеріальної клітини, і насамперед на SH-групи клітинної оболонки бактерій, що регулюють процеси дихання та розмноження. При знезараженні води хлором можуть застосовуватись різні способи хлорування води: нормальне хлорування (хлорування за хлорпотребою), хлорування з преамонізацією, хлорування з урахуванням точки перелому, перехлорування. На великих водопроводах для хлорування застосовують газоподібний хлор, що надходить у сталевих балонах або цистернах у зрідженому вигляді. Зазвичай, використовується метод нормального хлорування, тобто. метод хлорування з хлорпотреби. Важливе значення має вибір дози, що забезпечує надійне знезараження. При введенні реагенту хлору у воду основна його кількість (більше 95%) витрачається на окислення органічних і легкоокисляючих (солі двовалентного заліза і марганцю) неорганічних речовин, що містяться у воді, і 2-3% від загальної кількості хлору - на бактерицидну дію. Кількість активного хлору в міліграмах, яке при хлоруванні води взаємодіє з органічними речовинами та деякими солями, а також йде на окислення та знезараження мікроорганізмів в 1 л води протягом 30 хв.

ється хлорпоглинальністю. Хлорпоглинання води визначається експериментально шляхом проведення пробного хлорування, оскільки її кількість залежить від ступеня забруднення води. Поява у воді залишкового активного хлору свідчить про завершення процесу хлорування води і є непрямим показником її безпеки в епідеміологічному відношенні. Присутність залишкового активного хлору концентраціях 0,3-0,5 мг/л є гарантією ефективного знезараження. Крім того, наявність залишкового хлору необхідна для запобігання вторинному забруднюванню води у водопровідній мережі. Хлорпотреба води - це загальна кількість активного хлору в міліграмах, що забезпечує достатній ефект знезараження води та визначається хлорпоглинанням води та наявністю залишкової кількості активного хлору (0,3-0,5 мг/л) у воді. Хлорування води методом нормального хлорування найбільш прийнятно при централізованому водопостачанні, оскільки невеликі кількості залишкового хлору не змінюють органолептичних властивостей води (смак і запах) і не вимагають подальшого дехлорування.

Хлорування з преамонізацією застосовується для знезараження води, забрудненої промисловими стічними водами з присутністю фенолу та інших фенолвмісних органічних сполук, які при реакції з вільним хлором утворюють хлорфеноли, навіть у незначних кількостях, що надають воді сильний аптечний запах. При цьому способі вода спочатку обробляється розчином аміаку, а через 0,5-2 хв хлорується, в результаті чого відбувається утворення хлорамінів, що не мають неприємних запахів. Залишкова кількість активного хлору у воді після знезараження її хлорамінами в силу слабшої дії хлорамінного хлору має бути вищою, ніж вільного, і становити не менше 0,8-1,2 мг/л.

При неможливості експериментального визначення хлорпоглинання води використовується метод перехлорування. Перехлорування проводиться надмірними дозами хлоруючого препарату на основі оцінки типу та стану джерела водопостачання, якості очищення води та епідемічної ситуації в зоні обмежень навколо джерела водопостачання. Знезараження води підвищеними дозами хлору застосовується зазвичай у польових умовах, особливо при незадовільних органолептичних властивостях води або несприятливому санітарно-топографічному

стан території навколо вододжерела, а також за наявності випадків інфекційних захворювань у районі. Доза активного хлору для перехлорування вибирається так, щоб свідомо перевищити хлорпоглинання води та забезпечити надмірну кількість залишкового хлору. Це дозволяє скоротити час контакту хлору з водою до 10-15 хв влітку та до 30 хв взимку. Для знезараження води підвищеними дозами порівняно чистої води доза активного хлору зазвичай вибирається близько 5-10 мг/л, для більш забруднених вод з високою кольоровістю та низькою прозорістю використовується доза 10-20 мг/л, при сильному забрудненні води та незадовільній санітарно -епідемічній обстановці використовуються дози 20-30 мг/л та вище.

Перехлорування застосовується для дезінфекції шахтних колодязів при спалаху кишкових інфекцій у населеному місці, потраплянні у воду колодязів стічних вод, фекалій, трупів тварин та ін. або з профілактичною метою після закінчення будівництва колодязя, після його чищення або ремонту. Для цього зазвичай використовується 100-150 мг активного хлору на 1 л води з наступним перемішуванням і відстоюванням протягом 1,5-2-6 год і відкачуванням води до зникнення різкого запаху хлору. При знезараженні води методом перехлорування зазвичай застосовується хлорне вапно, необхідна кількість якого обчислюється виходячи з наміченої дози активного хлору та процентного вмісту активного хлору в вапні. Оскільки вміст залишкового хлору при перехлоруванні може набагато перевищувати допустимі дози і вода набуває неприємного смаку і запаху, необхідно видалити надлишок хлору, тобто. дехлорувати воду. Для цього зазвичай застосовується 0,01 зв. розчин гіпосульфіту натрію або фільтрація води через активоване вугілля

Недоліками методу хлорування є погіршення органолептичних властивостей води, утворення у воді токсичних речовин (хлорорганічних сполук, діоксинів, хлорфенолів), тривалий час реакції води з хлором та складність підбору дози при хлоруванні нормальними дозами. Крім того, бактерицидна дія хімічних реагентів поширюється не на всі форми мікроорганізмів. Однак висока ефективність та технологічна надійність роблять метод хлорування найпоширенішим у практиці знезараження питної води як у нашій країні, так і за кордоном.

Іони срібла мають виражену бактеріостатичну дію. Введення навіть незначної кількості іонів срібла призводить до інактивації ферментів протоплазми бактеріальних клітин (олігодинамічний ефект), втрати здатності до розмноження та поступової загибелі. Срібло води може здійснюватися різними способами: фільтруванням води через пісок, оброблений солями срібла; електролізом води із срібним анодом протягом 2 год, що веде до переходу катіонів срібла у воду. Перевагою методу є тривале зберігання срібної води. Через високу вартість срібло застосовується для знезараження та консервації невеликих обсягів питної води у системах автономного життєзабезпечення. Метод не використовується для води з великим вмістом зважених органічних речовин та іонів хлору. Озонування засноване на окисленні органічних речовин та інших забруднень води озоном О 3 є сильним окислювачем. Бактерицидні властивості озону обумовлені присутністю у воді атомарного кисню та вільних короткоживучих радикалів та OH, які утворюються при розкладанні озону у воді. Показником ефективності озонування є залишковий озон у воді (0,1-0,3 мг/л). Переваги методу полягають у тому, що озон покращує органолептичні властивості води та забезпечує надійне знезараження води за малого часу контакту – до 10 хв. Однак висока енергоємність процесу одержання озону ускладнює широке впровадження цього методу.

Фізичні (нереагентні) методи знезараження води: кип'ятіння, обробка ультрафіолетовим (УФ) опроміненням, вплив ультразвуковими хвилями, струмами високої частоти, гамма-променями- застосовуються залежно від конкретних цілей та умов обробки води.

Нереагентні методи знезараження мають переваги перед реагентними: вони не змінюють хімічного складу води та не призводять до утворення токсичних речовин, не погіршують органолептичних властивостей, мають широкий діапазон бактерицидної дії, оскільки діють безпосередньо на структуру мікроорганізмів.

При місцевому водопостачанні найнадійнішим методом знезараження води є кип'ятіння. В результаті кип'ятіння протягом 3-5 хв гинуть всі наявні у воді мікроорганізми, а після 30 хв вода стає повністю стерильною (гинуть суперечки бацил).

Спеціальні методи поліпшення якості води, як правило, підземних джерел через її високу мінералізацію застосовуються з метою видалення з неї деяких хімічних речовин і часткового поліпшення органолептичних властивостей. До спеціальних методів обробки питної води належать: дезодорація, пом'якшення, опріснення, знезалізнення, деконтамінація та низка інших. Дезодорація (усунення неприємних запахів) досягається за рахунок обробки води окислювачами (озонування, великі дози хлору, марганцевокислого калію) або фільтруванням через активоване вугілля. Пом'якшення жорсткої води (більше 20 ? жорсткості) досягається фільтрацією через іонообмінні смоли, завантажені катіонітами (катіонітний фільтр) для обміну катіонів, або аніонітами (аніонітний фільтр) для обміну аніонів. Внаслідок цього відбувається обмін іонів кальцію Ca 2+ і магнію Mg 2+ на іони водню H+ або натрію Na+. Опріснення води, що містить надлишок мінеральних солей (наприклад, морської води або води в регіонах з високою засоленістю грунтів) здійснюється за рахунок її фільтрації спочатку через катіоніт, а потім через аніоніт, що дозволяє звільнити воду від усіх розчинених у ній солей. Крім цього, застосовується дистиляція з подальшим додаванням вапняних солей до нормальної концентрації, характерної для питної води, випарювання з наступною конденсацією, виморожування, електродіаліз. Знезалізнення води, що містить іони заліза в концентрації, що перевищує ГДК (0,3 мг/л), проводиться за рахунок її аерації шляхом розбризкування води у спеціальних пристроях - градирнях. Метод заснований на окисленні розчинних солей двовалентного заліза та утворенні нерозчинного у воді гідрату окису заліза Fe(OH) 3 який потім осаджується у відстійнику і затримується на фільтрі. Зниження вмісту радіоактивних речовин у воді (деконтамінація) здійснюється при застосуванні основних методів її очищення, за більш високого ступеня забруднення радіонуклідами воду фільтрують через іонообмінні смоли.

Лабораторна робота «Визначення дози коагулянту в пробі води, проведення пробного хлорування води для визначення хлорпотреби, хлорпоглинання та кількості залишкового хлору»

Завдання студенту

1. Визначити бікарбонатну жорсткість проби води та у разі потреби додати у воду розчин соди.

2. Визначити дозу коагулянту, необхідну освітлення даної проби води; розрахувати дозу коагулянту на 1 л води.

3. Визначити вміст активного хлору в сухому хлорному вапні.

4. Визначити «нормальну» дозу хлору для знезараження досліджуваної проби води; розрахувати хлорпоглинання та хлорпотреба води.

5. Вирішити ситуаційне завдання щодо вибору дози активного хлору та розрахунку кількості хлорного вапна для знезараження води джерела методом перехлорування.

Методика роботи

Визначення дози коагулянту

Доза коагулянту (сірчанокислого алюмінію), необхідна для ефективного очищення води, залежить від бікарбонатної жорсткості води, тобто вмісту бікарбонатів кальцію Ca(HCO 3) 2 і магнію Mg(HCO 3) 2 оскільки сірчанокислий алюміній частково витрачається на реакцію з цими сполуками. Тому необхідною умовою вибору ефективної дози коагулянту є попереднє визначення жорсткості води з бікарбонату. 1-й етап:визначення бікарбонатної жорсткості води Визначення бікарбонатної жорсткості води засноване на взаємодії соляної кислоти з бікарбонатами кальцію та магнію за реакцією:

HC1 + Ca(HCO 3) 2 → CaC1 2 + H 2 O + CO 2

У колбу налити 100 мл води, що досліджується, 3 краплі 0,15% розчину метилоранжу і титрувати 0,1 н. розчином НС1 до появи рожевого фарбування. Кількість мілілітрів НС1, що пішло на титрування, потрібно помножити на 2,8 щоб отримати величину

бікарбонатної жорсткості у градусах. Якщо жорсткість води перевищує 4?, можна приступати до вибору необхідної дози коагулянту. При бікарбонатної твердості води менше 4? перед пробною коагуляцією у воду необхідно додати 1% розчин соди у кількості, що становить половину дози коагулянту (1,0; 1,5; та 2,0 мл).

2-й етап:вибір необхідної дози коагулянту

У 3 склянки налити по 200 мл каламутної води. У першу склянку внести 2 мл, у другу - 3 мл, в третю - 4 мл 1% розчину глинозему - Аl2(SO4)3. Вміст склянок перемішати скляною паличкою та спостерігати за характером пластівців утворення протягом 10 хв. Вибирається склянка з найменшою дозою коагулянту, що викликає швидке утворення та осадження пластівців протягом 10 хв. Якщо процес відбувається дуже швидко у всіх склянках (менше 5 хв) і великі пластівці не встигають утворитися, слід провести повторне дослідження з меншою кількістю глинозему. За відсутності помітної коагуляції у всіх склянках, досвід слід повторити з великими дозами коагулянту.

Приклад розрахунку дози коагулянту: якщо коагуляція найкраще пройшла у другій склянці, куди на 200 мл води було внесено 3 мл 1% розчину глинозему, то коагуляція 1 л води вимагатиме 3 мл. 5 = 15 мл 1% розчину. Оскільки 1 мл 1% розчину містить 0,01 г речовини, це відповідає 0,15 г глинозему на 1 л води (0,01 г. 15 мл = 0,15 г).

Знезараження води хлоруванням

1-й етап:визначення активного хлору в хлорного вапна Ця сполука випускається з вмістом 32-35% активного хлору. При зберіганні під впливом вологи, сонячного світла та високої температури вміст активного хлору в хлорному вапні знижується. Для знезараження води допускається використовувати хлорне вапно з вмістом не менше 25% активного хлору, тому необхідно перед застосуванням визначити вміст активного хлору. Принцип визначення активного хлору ґрунтується на здатності хлору витісняти йод із розчинів йодистого калію.

Са (ОС1) 2 + 4KI + 4НС1 → СаС1 2 + 4КС1 + 2Н 2 Про + 2I 2 .

Виділення йоду в розчин у достатніх кількостях забарвлює його в коричневий колір, у невеликих кількостях, що має місце при

незначної концентрації активного хлору у хлорному вапні, - у слабо-жовтий колір.

Додавання крохмалю до розчину, що містить вільний йод, забарвлює його в синій колір, що може бути якісною ознакою наявності активного хлору в вапні. Йод, що виділився, титрується гіпосульфітом натрію Na2S2O3 у присутності крохмалю до зникнення забарвлення розчину. Реакція протікає за рівнянням:

Спочатку потрібно приготувати 1% розчин хлорного вапна. Для цього у ступці 1 г хлорного вапна розчинити після ретельного подрібнення в невеликій кількості дистильованої води, потім перелити в мірну колбу і довести до об'єму 100 мл. Розчин ретельно перемішати та залишити на 10 хв для освітлення. У колбу налити 50 мл дистильованої води, 5 мл приготовленого 1% освітленого розчину хлорного вапна, 5 мл 5% розчину йодиду калію та 1 мл хлористоводневої кислоти у розведенні 1:3. Розчин знову перемішати. В результаті реакції між хлором, хлорним вапном і йодидом калію виділяється певна кількість йоду, еквівалентна вмісту хлору. Йод титрувати 0,01 зв. розчином гіпосульфіту натрію до слабожовтого фарбування, після чого ввести 1 мл 1% розчину крохмалю та титрувати до зникнення синього фарбування. Відзначити загальну кількість мілілітрів гіпосульфіту, яка пішла на титрування.

Обчислення відсотка активного хлору проводиться з урахуванням того, що 1 мл 0,01 зв. розчину гіпосульфіту відповідає 0,355 мг активного хлору

Приклад розрахунку відсотка активного хлору в вапні. На титрування 5 мл 1% розчину хлорного вапна пішло 34,2 мл 0,01 н. розчину гіпосульфіту натрію У 5 мл 1% розчину хлорного вапна міститься:

34,2 0,355 = 12,4 мг активного хлору,

а в 1 мл – 12,4:5 = 2,428 мг, або 0,0024 г активного хлору.

Оскільки в 1 мл 1% хлорного вапна міститься 0,01 г сухої речовини, то відсоток активного хлору в сухому хлорному вапні розраховується з пропорції:

0,01 г сухого вапна - 0,0024 г активного хлору;

100 г сухого вапна - Х г активного хлору,

отже: Х = 100 0,0024/0,01 = 24%.

2-й етап:визначення дози хлору для нормального хлорування води (хлорування за хлорпотребою)

При знезараженні води звичайними дозами хлору велике значення має правильний вибір цієї дози. Для цього необхідно взяти таку кількість сполуки, що містять хлор (наприклад, хлорного вапна), яка здатна забезпечити хороший бактерицидний ефект і наявність у воді 0,3-0,5 мг/л залишкового хлору після 30-хвилинного контакту води з хлором влітку і 1-2 -годинного взимку.

Необхідна для знезараження 1 л води доза сполуки, що містить активний хлор (в даному досвіді хлорного вапна), встановлюється шляхом дослідного хлорування води та наступного контрольного визначення залишкового хлору. В основі експериментального визначення хлорпоглинання води лежать ті ж хімічні реакції, що і при визначенні концентрації активного хлору в вапні. Оцінку ефективності хлорування проводять за залишковим вмістом активного хлору, який обов'язково повинен бути у воді після 30-хвилинного контакту її з хлором. Цю кількість визначають дослідним шляхом. У 3 склянки налити по 200 мл води.