Обеззараживание воды

фекальных колиформ фекальных стрептококков) и паразитов (цист амеб, Гьярдий или

Криптоспоридий, яиц гельминтов).
Стерилизация - уничтожение всех живых микроорганизмов.

его способностью разрушать на первой стадии обработки нежелательные микроорганизмы;
«последействие», определяемое

наличием в воде остаточной концентрации дезинфектанта, гарантирующего сохранение микробиологического качества распределяемой воды и защиту сети.

излучение
Ультрафиолетовое излучение
и др.

хлора, растворов гипохлорита натрия, сухих реагентов или прямым электролизом;
 двуокисью (диоксидом)

хлора;
 озонированием;
 ультрафиолетовым облучением;
 комплексным использованием перечисленных методов.

Германии в 1894 году А.Траубе, который использовал в качестве реагента

хлорную известь. Благодаря хорошим результатам хлорирование воды вскоре получило повсеместное распространение.
С 1910 года в Англии, Германии, США хлорная известь была заменена газообразным хлором.
В России хлорирование впервые было применено в 1910 году как принудительная мера во время эпидемии холеры в Кронштадте и брюшного тифа на Нижегородской ярмарке. Первоначально использовалась хлорная известь. С 1917 года начались работы по применению газообразного хлора.

запахом, ядовитый (вызывает кашель, удушье), в 2,45 раза тяжелее воздуха.
Процесс

обеззараживания воды хлором определяют образующиеся при гидролизе хлорноватистая кислота HClO и гипохлорит ион ClO¯.

HClO
HClO ↔ H+ + ClO-

Бактериальный эффект хлора вызван взаимодействием хлорноватистой

кислоты HClO и гипохлорит иона ClO- с протоплазмой клеток бактерий.

на месте электролизом из разбавленного насыщенного раствора NaCl;
Диоксид хлора

ClО2;
Гипохлорит кальция Сa(ClО)2;
Хлорная известь СaОCl2

осуществляется на начальном этапе в смесителях (первичное хлорирование) и в

РЧВ (вторичное хлорирование).
Первичное хлорирование производят с целью предварительного обеззараживания и поддержания сооружений водоподготовки в надлежащем санитарном состоянии, для улучшения процесса коагуляции.

правило, по одноступенчатой схеме с вводом реагента перед контактными резервуарами,

а поверхностных - по двухступенчатой, с дополнительной точкой ввода перед смесителями.
 Примечание - В случаях, когда за время транспортировки питьевой воды до первого потребителя не обеспечивается ее необходимый контакт с реагентом, допускается, по согласованию с территориальными органами ГСЭН, предусматривать точки ввода в водоводы 2-го подъема.

хлорировании и для улучшения хода коагуляции и обесцвечивания воды, а

также для улучшения санитарного состояния сооружений следует принимать 3—10 мг/л.
6.146. Дозу активного хлора для обеззараживания воды следует устанавливать на основании данных технологических изысканий. При их отсутствии для предварительных расчетов следует принимать для поверхностных вод после фильтрования 2—3 мг/л, для вод подземных источников 0,7—1 мг/л.

– вентили;
5 – бачок с шаровым клапаном;
6 – смеситель;
7 –

рег.кран;
8 – ротаметр;
10 – редукционный клапан;
11- фильтр;
13 - эжектор

из условия связывания 1 баллона или бочки раствором тиосульфата натрия

Na2S2O3, содой или едким натром.
2Na2S2O3 + Cl2 = Na2S4O6 + 2 Na Cl

а также невозможность соблюдения водоканалами ряда положений и «Правил по

производству, транспортированию, хранению и потреблению хлора» (ПБ 09-594-03) вызвало необходимость поиска альтернативных путей по обеспечению промышленной безопасности и антитеррористической устойчивости систем водоснабжения.
Менее опасным (3 класс опасности) является технический (товарный) высококонцентрированный раствор гипохлорита натрия марки А с высоким значением и содержанием активного хлора 14-18 %, производимый на химических заводах и доставляемый к объекту специальным транспортом. На месте потребления он разбавляется водой до состояния наименьшей скорости разложения (до 10 %-ной концентрации) и с той же целью хранится в помещении с поддерживаемой температурой воздуха 10 ± 5оС в резервуарах, обеспечивающих его 15 - суточный запас.
Наиболее же безопасным (4 класс опасности), малотоксичным для человека и более простым в эксплуатации хлорсодержащим реагентом признан низкоконцентрированный гипохлорит натрия, получаемый непосредственно на месте потребления при прохождении электрического тока через раствор поваренной пищевой соли.

натрия
+
-
NaCl = Na + + Cl-
Cl-
Cl2
Н2
Na+
Na0
NaOH
Катод 2Н2О

+ 2е = Н2 + 2ОН-

Анод 2 Cl- - 2е = Cl 2

При электролизе солей активных металлов (от Li до Al) вместо металлов на катоде выделяется водород.

+

NaCl

NaClO

-

Cl-

Na+

Na0

NaOH

Н2

Cl2 + 2NaOH = NaClO + NaCl + H2O

электролиза концентрация NaOH у катода возрастает.
Хлор, выделяющийся на аноде,

растворяется в электролите.
Щелочь в результате электролитического переноса, тепловой конвекции и перемешивания электролита газом перемещается в анодное пространство и вступает в реакцию с хлором.

и правил хлорной безопасности, аналогичных при использовании жидкого хлора;
сопутствующее образование

каустической соды, что требует этапа нейтрализации или утилизации каустика. Теоретически (стехиометрически), получение 1 кг хлора сопровождается выделением 1,14 кг едкого натра или выход 15 % - ной щелочи (150 г/л) составит около 10 литров на каждый 1 кг вырабатываемого хлора;
невысокая производительность. Конструктивно в них предусмотрено монополярное подключение электродов в связи со значительными техническими трудностями при производстве высокопроизводительных многокамерных аппаратов. Вследствие этого установки представляют собой пакет параллельно работающих мелких электролизных ячеек, количество которых достигает нескольких десятков на каждый килограмм производимого хлора;

титан);
3 – прокладки;
4 – фланцевая крышка;
5 – корпус (катод, титан);
6

– токоподвод к катоду;
7 – стальной фланец;
8 - кронштейн

и (или) гидрокарбоната. Зарубежные компании для удаления катионов жесткости проводят

натрий-катионирование воды, идущей на приготовление соли. Соответственно, для исключения вторичного насыщения воды кальцием при солерастворении обязательно не только применение глубокоумягченной воды, но и использование соли марки «ЭКСТРА» , что удорожает солерастворение в 2,5-3 раза. Кроме того технология Na-катионирования кроме дополнительного потребления воды и соли на регенерацию - фильтров требует решения вопроса переработки или ликвидации отработанных высококонцентрированных хлоридно-кальциевых регенерационных растворов, отмывочных и взрыхляющих сбросных вод. При приготовлении насыщенного раствора соли в сатураторе, происходит накопление на дне нерастворимых примесей, постепенно кольматирующих гравийную подложку дренажной системы. Промывка же обратным током воды (по типу водопроводных фильтров) в сатураторах иностранных фирм не предусмотрена, в связи с чем отмывку гравийного слоя проводят вручную с выгрузкой гравия.

декарбонизации рабочего 3% - ного солевого раствора, т.е. удалением осадкообразующего

иона гидрокарбоната путем подкисления воды до рН≈ 4,0 с переводом иона НСО-3 в свободную двуокись углерода и последующей отдувкой ее в пленочном дегазаторе.
предусмотрена периодическая промывка 5-процентной соляной кислотой. При такой схеме декарбонизации воды периодичность промывок составляет не чаще 1 раза за 300-400 часов непрерывной работы электролизера. Кислота для промывки используется многократно. Отработанная кислота не сбрасывается в сток, а используется повторно в кислотной схеме декарбонизации. Т.е. какие-либо отходы и сбросы, требующие удаления и переработки, отсутствуют.

технологии подготовки воды для приготовления солевых растворов и, соответственно, в

образующихся при этом отходах и экологичности производства.

хлор-газа, диоксида хлора, хлорамина, высоко - или низкоконцентрированного гипохлорита натрия

заключаются в безопасности производства, технологичности, образовании побочных продуктов и их воздействии на экологию или обрабатываемую воду, их стоимости.

хлора при длительном хранении и транспортировке питьевой воды необходимо предусмотреть

ее аммонизацию.

NH3 ↔ NH2Cl + H2O,
которые, гидролизуясь, образуют гипохлоритный ион:
NH2Cl +

H2O → NH+4 + OСl-

первое время ниже, чем хлора, однако длительность действия больше.

содержание хлора ухудшает вкус воды и придает неприятный запах;
высокая вероятность

образования в процессе обработки воды токсичных для человека галогеносодержащих органических соединений;
медленное проявление обеззараживающего действия;
действует только на вегетативные виды бактерий. Спорообразующие виды бактерий при обычных дозах не погибают.

голубоватого цвета.
Образуется в результате ионизирующего действия на кислород электрического поля

с высоким потенциалом.
О2 + 491,07 кДж ↔ 2О
2О2 + 2О ↔ 2О3 + 206,80 кДж

- 0,75-1 мг/л, очищенной поверхностной воды - 1-3 мг/л. При

этом должно быть обеспечено время контакта озона с обрабатываемой водой не менее 12 мин.

– охлаждающее устройство;
4 – сушильный аппарат;
5 – озонатор;
6 – контактная

камера

1

2

3

4

5

6

(броматы, альдегиды, кетоны, фенолы и др.);

- меняющих органолептические свойства воды;
Токсичность;
Переход органических соединений из биологически устойчивых форм в биоразлагаемые, легко усваиваемые микроорганизмами, что ведет к их росту;

др.;
энергоемкость;
дороговизна;
не обладает последействием.

Волны с меньшей энергией (с большей длиной волны), чем красный

свет, называют
инфракрасным (тепловым) излучением.
Волны с большей энергией, чем фиолетовый свет, называют
ультрафиолетовым излучением.

400нм.
В технологии водоподготовки используется биологически активная область спектра УФ

излучения с длиной волны от 205 до 315 нм, называемая бактерицидным излучением.
Максимум бактерицидного действия приходится на область 250-270 нм.

реакциях, которые приводят к необратимым повреждениям ДНК и РНК микроорганизмов.

В результате микроорганизм теряет способность к размножению (инактивируется).

Механизм УФ  обеззараживания

40-150°С;
ртутно-кварцевые лампы высокого давления, мощность 50-10 000 Вт, рабочая температура

600-800°С.

для подземных вод при условии постоянного обеспечения требований СанПиН 2.1.4.1074

по физико-химическим показателям.

воде микроорганизмы (бактерии, вирусы, цисты и т.д.);
действие мгновенное, т.е. не

требуется контакт, что позволяет подавать воду сразу после обработки.

Микроорганизмы могут быть связаны с компонентами взвеси, что защищает их

от действия УФ-лучей.

воды в сеть потребителям на напорных или всасывающих трубопроводах насосов.

91,77 млн. рублей;
оборудование – 98,87 млн. рублей;
сети –

20,6 млн. рублей;
общая стоимость – 211,24 млн.рублей.

Станция УФО была построена в 2010 году.

Общее количество используемого на НФС-1 хлора снизилось на 18,5 %.

по содержанию микробиологических загрязнений.

водами, сбрасываемые в водные объекты, либо используемые для технических целей,

должны подвергаться обеззараживанию. Обеззараживание следует производить после биологической очистки сточных вод (либо физико-химической очистки, если биологическая очистка не может быть использована).

ультрафиолетовым излучением.
Допускается обеззараживание хлором или другими хлорсодержащими реагентами (хлорной

известью, гипохлоритом натрия, получаемым в виде продукта с химических предприятий, электролизом растворов солей или минерализованных вод, прямым электролизом сточных вод и др.) при обеспечении обязательного дехлорирования обеззараженных сточных вод перед сбросом в водный объект.

хлора в воде, приготавливаемый в хлораторе в результате испарения жидкого

хлора, либо раствор гипохлорита натрия, после чего вода в течение не менее 0,5 ч должна находиться в контактном резервуаре при концентрации растворенного хлора не менее 2 мг/л.
В качестве источника активного хлора может использоваться привозной или приготовленный на месте гипохлорит натрия. На малых объектах используется хлорная известь.

Одновременно с этим метод наносит прямой и очевидный вред окружающей

среде за счет сброса в водный объект обеззараженной воды с остаточным содержанием активного хлора, хлораминов, хлорорганических соединений.
Это наносит ущерб всем гидробионтам, а также приводит к накоплению хлорорганических соединений в пищевой цепи и в донных отложениях.

только на средних и больших сооружениях, гипохлорит может применяться (получаться)

на сооружениях любого масштаба.

при авариях в системе приема, хранения и дозирования, а также

при террористическом нападении.
Все хлорсодержащие обеззараживающие реагенты весьма коррозионны.
Очищенные сточные воды, в отличие от питьевой воды, характеризуются весьма высоким хлорпоглощением при достижении требуемой величины 2 мг/л активного хлора.
Существенно, что данный параметр зависит от содержания аммонийного азота в воде (образующего хлорамины), которое может колебаться в широких пределах.

Процесс дехлорирования осуществляется введением в хлорированную воду веществ, способных связывать

избыточный хлор.
В качестве таких веществ можно применять гипосульфит-натрия (серноватисто-кислый натрий Na2S2O3), сернистый газ SO2, сульфит натрия Na2SO3 и др.
Для дехлорирования применяют также фильтрование через активированный уголь. На загрузке происходит восстановление активного (растворенного) хлора до аниона Cl-, а также сорбируются токсичные продукты хлоролиза органических загрязнений.
Сооружения хлорирования с дехлорированием достаточно сложны и требуют квалифицированной эксплуатации.

УФ-лампами, помещенных в проницаемые для излучения чехлы. В результате воздействия

УФ-излучения (для обеззараживания очищенных сточных вод применяются только лампы низкого давления с длиной волны 254 нм) разрушаются участки ДНК бактерий и патогенных простейших, а также РНК вирусов, что препятствует их размножению.
Аппараты УФ-обеззараживания могут быть корпусными (напорными) и канальными (открытыми). Первые применяют до уровня больших сооружений, вторые — на крупных и выше.

без прямого негативного воздействия на окружающую среду.
Применимость
При любом масштабе сооружений.

веществ в очищенной воде, тем ниже энергозатраты на УФ-обеззараживание и

выше эффективность метода.
При длительной транспортировке обеззараженной воды по каналам (трубопроводам) длиной несколько километров возможен существенный эффект вторичного роста бактерий, в том числе и за счет бактериальных обрастаний на стенках, приводящий к увеличению их содержания свыше санитарных требований.

при определении необходимости и выборе метода третичной очистки в зависимости

от условий отведения обеззараженной воды в водный объект. Вторичный рост индикаторных бактерий отнюдь не тождественен росту содержания патогенных организмов, подавляющее большинство которых не способно к размножению вне организма человека, однако, данное обстоятельство применительно к УФ-обеззараживанию изучено не достаточно.

приготовления хлорной воды