Сравнение методов обеззараживания воды

Обеззараживание воды – это деятельность, направленная на эффективное уничтожение болезнетворных бактерий и вирусов, присутствующих в воде. Какие средства обеззараживания воды наиболее эффективны и как выбрать лучшее решение для очистки воды от органических веществ вы можете найти тут - https://www.akvantis.com.ua/katalog/organicheskie-zagryazneniya. А мы рассмотрим самые популярные методы, указав сильные и слабые стороны каждого из них.

Дезинфекция хлором (Cl)

Хлор является наиболее широко используемым дезинфицирующим средством. Несомненно, этому способствует низкая цена дезинфицирующего средства. В качестве профилактики чистоты воды рекомендуется постоянно дозировать активный хлор в дозе около 5 мг на литр. В случае сильно загрязненной воды следует провести шоковую дезинфекцию в дозе около 40 мг/л и поддерживать эту концентрацию еще в течение двух часов. Хлор не требует сложной и точной дозировки. При выборе средств, содержащих хлор, стоит обратить внимание на маркировку:

• Cl ₂– хлор (газ)
  ● NaClO – гипохлорит натрия (жидкий)
  ● C ₃Cl ₂ N ₃ NaO – дихлоризоцианурат натрия (твердый)

Эффективность дезинфекции хлором

Эффективность дезинфекции хлором сильно зависит от рН обеззараживаемой воды.
При растворении хлора в воде образуется хлорноватистая кислота HClO. Это эффективное дезинфицирующее средство, окисляющее неорганические и органические вещества. Раствор лучше всего работает в диапазоне pH 7,2–7,8. При более низком рН воды выделяется газообразный хлор, а при более высоком рН он разлагается на катионы водорода и анионы гипохлорита, которые уже не обладают обеззараживающим действием.

Дезинфекция хлором – недостатки

Дезинфекция воды хлором приводит к образованию токсичных тригалометанов (THM) и галоуксусных кислот (HAA). Хлор в бассейнах также вызывает кожный зуд, жжение в глазах и типичный неприятный запах, который надолго остается на волосах и одежде.

Хлор может вызывать зуд кожи и иметь неприятный запах.

Однако основным недостатком хлора является его неспособность эффективно проникать в биопленки в системе водоснабжения. Именно в биопленках выживает и размножается большинство микроорганизмов. Биопленки представляют собой концентрированные группы бактерий, способных выдерживать дозы хлора даже выше 50 мг/л.Наиболее опасна из них относительно распространенная бактерия Legionella . В воде, где было обнаружено его присутствие, гораздо лучше выбрать озон или диоксид хлора.

Относительно большое количество простейших также устойчивы к хлору, включая Cryptosporidium, Cyclospora cayetanensis, Toxoplasma gondii и Naegleria fowleri.

Сравнение методов обеззараживания воды - Применение

Средство часто используется для воды плавательных бассейнов и на этапе дезинфекции при очистке сточных вод.

Дезинфекция озоном (O ₃ )

Озон (O ₃ ) является сильнейшим из окислителей, используемых для дезинфекции воды. Гарантия эффективного эффекта не зависит от pH обеззараживаемой воды, как в случае с диоксидом хлора. Озон является нестабильным газом и самопроизвольно разлагается в воде с образованием кислорода. Поэтому его нельзя сохранить раньше.

Методы производства озона

Озон можно получить непосредственно в воде электролизом, УФ-излучением или выбросом в атмосферу чистого кислорода с помощью генератора озона. Последний метод, безусловно, является наиболее распространенным. Энергия разряда расщепляет некоторые молекулы кислорода до атомарного кислорода, который затем соединяется с молекулами кислорода, образуя молекулы трехвалентного озона O ₃ .

Преимущества дезинфекции озоном

Основным преимуществом озона является его сила. Озон примерно в 300 раз более эффективен против бактерий и спор, чем хлор. Уже в малых дозах уничтожает паразитических простейших и окисляет органические вещества. Кроме того, он не образует канцерогенные тригалометаны (ТГМ), образующиеся, например, в результате окисления органических соединений в воде соединениями хлора. Популярности метода озонирования воды способствует и то, что благодаря процессу микрофлокуляции можно получить эффект исключительно чистой и прозрачной воды. Органика, окисляемая озоном до более полярных соединений, связывает катионы железа и другие соединения, в результате чего образуется малорастворимое вещество, которое можно удалить простой фильтрацией.

Исключительная прозрачность воды после дезинфекции озоном.

Недостатки дезинфекции озоном

Озон также имеет свои недостатки. Отношения рвутся очень быстро. По этой причине он не подходит для больших установок, так как не достигает удаленных участков и закоулков в сети. Такие участки обычно требуют сочетания действия озона с другим дезинфицирующим средством, таким как диоксид хлора или хлор.

В очищенной воде также могут образовываться опасные канцерогенные вещества. Это органические эпоксидные смолы, алкилирующие агенты, а также броматы. Выбрасываемый в воздух озон очень токсичен для человека. Вдыхание может вызвать повреждение легких, кровотечение и даже смерть. Требовательный метод дозирования и высокая стоимость покупки также важны.

Сравнение методов обеззараживания воды - Применение

Идеальным применением озона при обеззараживании воды является ее предварительная обработка, т.е. предварительная ионизация. На следующем этапе процесса дезинфекции лучше всего использовать другие химические вещества с остаточным эффектом, обедненные озоном. Например, в качестве дополнения к процессу дезинфекции он проверит наличие хлора или диоксида хлора.

Диоксид хлора (ClO ₂ )

Диоксид хлора как дезинфицирующее средство получил распространение уже в 90-х годах и с тех пор все больше заменяет хлор. Дозированный в холодную и теплую воду, оказывает очень сильное окисляющее действие. В отличие от хлора, он также удаляет нежелательные запахи и цвет воды. В высоких концентрациях бурно реагирует с восстановителями и взрывоопасен. По этим причинам в большинстве случаев, как и озон, он производится только в месте использования. Дезинфицирующее средство готовят в генераторе диоксида хлора путем взаимодействия хлорита натрия NaClO ₂ с хлором или путем взаимодействия с соляной кислотой HCl (чаще).

Преимущества использования диоксида хлора

Диоксид хлора не так реактивен, как хлор или озон, и реагирует только с некоторыми веществами в воде. В результате для получения активного остаточного дезинфицирующего средства требуется не так много. Благодаря своей эффективности его можно использовать даже в случае более высокого органического загрязнения без образования токсичных побочных продуктов, как в случае использования хлора (ТГМ и НАА).

Основным преимуществом диоксида хлора является способность проникать через биопленки, которые защищают многие патогены. Очень часто его с успехом применяют в местах, где было обнаружено присутствие легионеллы. Обладает длительным остаточным эффектом, поэтому очень хорошо работает даже в удаленных частях системы. Эффективность обеззараживания не зависит от рН воды.

Потенциальные опасности

Потенциальным риском при использовании диоксида хлора может быть рост неорганических побочных продуктов, например, хлорита (ClO _2- ) и хлората (ClO ₂₊ ). В случае более высоких концентраций раствора не забудьте профильтровать его, например, с помощью активированного угля, чтобы удалить соединения хлора из воды.

Сравнение методов обеззараживания воды - Применение

Диоксид хлора имеет широкий спектр возможностей дезинфекции и применения. Средство эффективно уничтожает бактерии, вирусы и паразитов и намного эффективнее хлора и озона. По этой причине его часто используют для обеззараживания питьевой воды в водозаборах городов и коммун, а также на очистных сооружениях, больницах, гостиницах и домах престарелых. Метод чаще всего используется для удаления бактерий Legionella из водяных контуров и для обеззараживания воды в системах охлаждения.

Диоксид хлора также широко используется в промышленности. Он используется, в том числе, для обеззараживания технической воды. Особую популярность он приобрел в пищевой промышленности, где его используют для отбеливания муки и обеззараживания промывочной воды. Генераторы диоксида хлора также часто используются в коммерческих зданиях или многоквартирных домах, где они защищают установки и жителей от контакта с опасными бактериями в воде.

Ионизация воды ионами Ag и Cu

Этот химический метод использует способность тяжелых металлов подавлять рост и размножение микроорганизмов (олигодинамический эффект). Наши предки, древние египтяне и римляне, уже знали о необычных свойствах металлов, использовали медь и серебро для лечения болезней и стерилизации воды. Много лет спустя было доказано, что серебро влияет на синтез ферментов и белков в клетке, а медь повышает проницаемость клеточной мембраны.

Для оптимального эффекта требуется относительно длительное время контакта с водой (мин. 6 часов). Дезинфицирующий эффект зависит от значения pH. Ионизация как метод обеззараживания лучше всего работает в диапазоне рН 6 - 8. Процессу следует предшествовать анализу воды на содержание в ней тяжелых металлов Ci в Ag.

Слабые стороны метода ионизации

При более низких концентрациях ионов биопленки могут адаптироваться и становиться устойчивыми к Ag и Cu. По этой причине после завершения ионизации исходная загрязненность воды быстро возвращается к прежнему уровню. Многие предприятия с обширными водными контурами жалуются на снижение количества Legionella в воде только до определенного уровня и возвращение к состоянию до дезинфекции всего через несколько месяцев.

Метод ионизации ионами Ag и Cu трудоемок, требует постоянного отвода воды, что не очень экономично. В случае металлических и смешанных установок существует риск электролитической коррозии. Кроме того, обеззараженная вода должна быть должным образом проверена на наличие тяжелых металлов, чтобы убедиться, что она безопасна для здоровья.

Сравнение методов обеззараживания воды - Применение

На практике химический метод ионизации воды ионами серебра и меди чаще всего используется в небольших бассейнах и малых циркуляционных контурах. Метод не получил широкого распространения при распределении и обеззараживании питьевой воды и в промышленности.

Обеззараживание воды УФ-лучами

Обеззараживание воды ультрафиолетовым (УФ) излучением давно известно как проверенный метод очистки воды. Этот тип дезинфекции уже использовался примерно в 1950 году, и этот метод был особенно популярен в Австрии и Швейцарии. Биоцидная активность УФ-излучения известна с момента научного подтверждения того факта, что коротковолновое УФ-излучение вызывает микробную деградацию.

УФ излучение делится на:
• УФ А - длина волны 315 - 400 нм
• УФ В - длина волны 280 - 315 нм
• УФ С 100 - 280 нм

УФ-излучение с длиной волны 200-300 нм уничтожает бактерии и их зародыши. Однако наибольший бактерицидный эффект достигается при использовании УФ-излучения С, где максимальная эффективность достигается уже при 253,7 нм. Кварцевые лампы, оснащенные ртутными нитями накаливания, чаще всего используются для излучения УФ-излучения.

Преимущества дезинфекции УФ-лучами

Основное преимущество УФ обеззараживания заключается в том, что этот метод обеззараживания не изменяет состав и свойства очищаемой воды. Кроме того, для процесса не требуются химические вещества. Дезинфекция происходит сразу после включения УФ-лампы и, в отличие от некоторых химических дезинфицирующих средств, ее эффективность совершенно не зависит от рН воды. УФ-лампы обычно требуют больших первоначальных инвестиций, но затем они удобны в использовании и недороги в эксплуатации.

Недостатки дезинфекции УФ-лучами

Основным недостатком этого метода дезинфекции является то, что он работает только в месте облучения. Так что об остаточных явлениях не может быть и речи. Обеззараживание заканчивается при выключении УФ-лампы.В некоторых случаях при воздействии УФ-излучения действие ферментов может приводить и к реактивации патогенных микроорганизмов, т. е. к процессу восстановления клеток, поврежденных УФ-излучением. Особенно это касается энтеробактерий, стрептококков, микрококков и грибков.

Степень реактивации зависит от различных факторов, таких как свет, температура, pH, содержание ферментов, присутствие органических веществ и т. д. В некоторых довольно экстремальных условиях нитраты могут превращаться в нитриты, которые могут быть опасны для человека (особенно младенцев). .

Сравнение методов обеззараживания воды - Применение

УФ-обеззараживание лучше всего подходит для пищевой промышленности, фармацевтики и мест, где непосредственно используется очищенная вода. Этот тип дезинфекции также эффективен в отелях, спа, бассейнах и при производстве искусственного снега.

Сравнение методов обеззараживания воды

Ни один из вышеперечисленных методов обеззараживания воды не является универсально применимым во всех условиях эксплуатации. Выбор всегда должен соответствовать индивидуальным требованиям и ситуациям. Для обеспечения гигиеничной, чистой и безопасной воды целесообразно выбирать такой метод обеззараживания, который будет поддерживать оптимальное соотношение степени обеззараживания воды и риска образования побочных продуктов.

Каждый из представленных способов имеет свои сильные и слабые стороны. С точки зрения цены хлор является самым дешевым. К сожалению, средство не очень эффективное и сильно химическое. Дезинфекция озоном очень эффективна, но намного дороже и может производить токсичные побочные продукты.

УФ-излучение популярно, потому что оно не использует химические вещества и полностью лишено побочных эффектов. К сожалению, радиация совершенно неэффективна против бактерий и загрязняющих веществ в отдаленных частях водной системы, где радиации не бывает.

Химическая ионизация воды ионами Ag и Cu является относительно дорогостоящей, вызывает электролитическую коррозию и представляет опасность для здоровья из-за присутствия ионов тяжелых металлов. Также не подходит для открытых контуров (питьевая вода).

С другой стороны, все большую популярность приобретает диоксид хлора, который идеально подходит, в частности, для уничтожения бактерий Legionella, которые встречаются в основном в биопленках и в тех частях установок, где вода часто застаивается. Использование диоксида хлора рекомендуется в качестве регулярной профилактики при уходе за чистотой и гигиеной водопроводной системы.