71. Методы дезинфекции питьевой воды.

Дезинфекция воды (обеззараживание воды) – комплекс мер, предпринимаемых с целью очистки воды от микроорганизмов (вирусы, бактерии, цисты и т.д.). Как показывают многочисленные исследования, качество питьевой воды в значительной степени зависит от метода и режима ее обеззараживания. Существующие методы дезинфекции питьевой воды подразделяют на реагентные, безреагентные и комбинированные.

К реагентным методам обеззараживания воды относятся:

-хлорирование воды,

-озонирование воды,

-серебрение воды (обработка воды ионами серебра, олигодинамия) - серебрянная вода,

-бромирование воды и йодирование воды.

К безреагентным методам обеззараживания воды относятся:

-ультрафиолетовое обеззараживание воды - УФ обеззараживание воды;

-ультразвуковая обработка воды

В комбинированных методах дезинфекции воды применяются два способа обеззараживания или два дезинфектанта, один из которых способен в течение длительного времени сохранять свою активность в воде.

Хлорирование воды

Хлорирование воды - наиболее распространённый способ обеззараживания питьевой воды с применением газообразного хлора или хлорсодержащих соединений, вступающих в реакцию с водой или растворенными в ней солями. В результате взаимодействия хлора с протеинами и аминосоединениями, содержащимися в оболочке бактерий и их внутриклеточном веществе, происходят окислительные процессы, химические изменения внутриклеточного вещества, распад структуры клеток и гибель бактерий и микроорганизмов. Дезинфекция (обеззараживание) питьевой воды осуществляется за счёт дозирования хлора, двуокиси хлора, хлорамина и хлорной извести (не путать с термином очистка питьевой воды от извести). Необходимая доза дозируемого вещества устанавливается пробным хлорированием воды: она определяется хлорпоглощаемостью воды (количество хлора, необходимое для связывания содержащихся в воде органических соединений). С целью уничтожения микробов хлор вводят с избытком из того расчёта, чтобы через 30 мин после хлорирования воды содержание остаточного хлора было не менее 0,3 мг/л. В некоторых случаях проводится двойное хлорирование воды – до фильтрации и после чистки воды. Также при эпидемиологических катастрофах проводится суперхлорирование с последующим дехлорированием воды.

Озонирование воды – это более высокотехнологичный способ обработки воды. Озон представляет собой аллотропическую модификацию кислорода. При нормальной температуре он самопроизвольно диссоциирует, особенно в воде. С повышением температуры воды распад озона увеличивается. Бактерицидное действие озона связано с активным проникновением этой химически активной формы кислорода через клеточные мембраны и последующим окислением органических веществ, что и вызывает гибель бактериальной клетки. Наряду с обеззараживанием, озонирование приводит к улучшению вкуса и уничтожению запахов воды.

Серебрение воды (обработка воды ионами серебра, олигодинамия). Серебрянная вода

Обеззараживание воды серебром. Бактерицидное действие серебра известно уже давно. Оно связано с процессом соединения ионов серебра с ферментными системами и оболочкой бактерий. Многие люди, по-старинке, настаивают воду сутками на доморощенных серебряных водных фильтрах, монетах, ложечках и украшениях. Серебряная вода может храниться годами. Но что кроется за таким способом очистки воды от микроорганизмов?

Серебро – тяжелый металл, имеющий высокую степень опасности для здоровья (в одном ряду со свинцом, кобальтом, мышьяком и другими веществами). Как и другие тяжелые металлы, серебро способно накапливаться в организме и вызывать заболевания (аргироз – отравление серебром). Содержание в питьевой воде серебра регламентируется СанПиН 2.1.4.1074-01 "Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества" (содержание в воде серебра не более 0,05 мг/л) и СанПин 2.1.4.1116 – 02 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды, расфасованной в емкости. Контроль качества» (содержание в воде серебра не более 0,025 мг/л). Лимитирующий признак вредности вещества, по которому установлен норматив – санитарно-токсикологический. Равноценный класс вредности имеют растворённые в воде никель (Ni) и хром (Cr6+)…

Для бактерицидного действия серебра требуются достаточно большие концентрации (около 0,015 мг/л, а при малых концентрациях (10-4…10-6 мг/л) оно оказывает только бактериостатическое действие, т.е. останавливает рост бактерий, не убивая их. Однако спорообразующие разновидности микроорганизмов к серебру практически нечувствительны.

Все эти свойства ограничивают применение серебра. Оно может быть уместно только в целях сохранения исходно чистой воды для длительного хранения (например, на космических кораблях или при розливе бутилированной питьевой воды). Часто используются серебрение фильтров на основе активированного угля. Это делается с целью предотвратить обрастание фильтра микроорганизмами, т.к. отфильтрованные органические вещества являются хорошей питательной средой для многих бактерий.

Если подобрать грамотно фильтр серебрения воды, то остаточное содержание растворённого в воде серебра не превысит 10-4…10-5 мг/л (при этом в контактном слое серебрения воды концентрации могут достигать значения 0,015 мг/л), что позволяет осуществлять одновременно бактерицидную и бактериостатическую обработку воды. В настоящее время созданы безопасные установки и технологии серебрения воды. На базе них можно получать гарантированно чистую питьевую воду без хлора и без бактерий. Созданы также системы дезинфекции воды методом серебрения для бассейнов.

Бромирование и йодирование воды

Йодирование воды – это метод дезинфекции, при котором применяются йодсодержащие соединения. Как бактерицидный агент, йод известен довольно давно и широко применяется в медицине. Сложности связаны с низкой растворимостью йода в воде, поэтому чаще всего используются его органические соединения. Помимо этого, йодирование воды может быть причиной появления специфических запахов. По некоторым оценкам это наиболее эффективные средства обеззараживания малых объемов воды в полевых условиях. Это соединение сохраняет бактерицидность даже при очень низких концентрациях. В отличие от хлора йод не реагирует с аммиаком и более устойчив к влиянию солнечной радиации.

Другим эффективным и простым методом обеззараживания воды для ванн является бромирование. Бром обладает аналогичным с хлором пролонгированным действием. Остаточное содержание брома в воде должно быть несколько больше дозы хлора, но он не оказывает отрицательного влияния на человека, не имеет запаха и не токсичен, как хлор.

Ультрафиолетовое обеззараживание воды - УФ обеззараживание воды

Ультрафиолетовая обработка воды заключается в прямом воздействии излучения на нуклеиновые кислоты, входящие в состав ДНК и РНК всех живых организмов. Оптимальная длина волн для уничтожения бактерий составляет 250 - 266 нм. Действие ультрафиолетового стерилизатора на разные типы микроорганизмов имеет одинаковую природу. Входящие в состав ДНК пирамидиновые основания - тимин и цитозин, отличающиеся высокой фотохимической активностью в области 250 - 280 нм, образуют под воздействием облучения сшивки (димеры). Этот фотопродукт обнаружен при использовании коротковолнового УФ-излучения в биологических дозах у самых различных объектов. Многочисленные факты свидетельствуют об определяющей роли димеров в летальном, мутагенном и других эффектах УФ-излучения. При этом внешняя структура микроорганизма оказывает минимальное влияние на эффективность ультрафиолетового обеззараживателя воды. Обеззараживание воды ультрафиолетовым излучением является летальным для большинства микроорганизмов, в том числе и для устойчивых к окислительным методам вирусов и цист простейших.

Ультразвуковая обработка воды

Колебания среды с частотами, превышающими 20 кГц, называются ультразвуковыми. При распространении ультразвука в воде, вокруг объектов, находящихся в ней и имеющих другую плотность, возникают микроскопические области очень высокого давления (десятки тысяч атмосфер), сменяющегося высоким разрежением. Это явление называют ультразвуковой кавитацией. Никакой микроорганизм не способен выдержать такие воздействия и происходит механическое разрушение бактерий.