ВУЗ: Белорусский государственный медицинский университет
Категория: Ответы на вопросы
Дисциплина: Медицина
Добавлен: 17.02.2019
Просмотров: 19308
Скачиваний: 30
Применение серебра для обеззараживания питьевой воды сдерживают его высокая стоимость, а также то обстоятельство, что его ПДК в воде, установленная по токсикологическому признаку вредности, составляет 0,05 мг/л, что на порядок ниже эффективных по бактерицидному действию концентраций. В связи с этим серебро применяется для обеззараживания и консервации небольших объемов питьевой воды в системах автономного жизнеобеспечения.
Для обеззараживания питьевой воды используют олигодинамический эффект ионов меди. Антимикробные спектры серебра и меди совпадают, но действующие концентрации меди выше, и бактерицидный эффект развивается медленнее.
Для обеззараживания индивидуальных или небольших групповых запасов питьевой воды в полевых условиях используют препараты йода, которые, в отличие от препаратов хлора, действуют быстрее и не ухудшают органолептические свойства воды. Бактерицидный эффект обеспечивается при концентрации йода 0,3—1 мг/л, вирулицидный - 0,5-2 мг/л при экспозиции 20-30 мин.
Физические (безреагентные) методы
Среди безреагентных физических методов обеззараживания воды наиболее изучены ультрафиолетовые лучи. Кроме того, известен выраженный бактерицидный эффект гамма-излучения, ультразвука, импульсного электрического разряда (ИЭР).
Обеззараживание воды ультрафиолетовыми лучами основано на воздействии биологически активной ультрафиолетовой части спектра на микроорганизмы. Эта часть излучения в диапазоне длин волн от 205 до 315 нм называется бактерицидным излучением. Максимум бактерицидного действия приходится на диапазон 250-270 нм.
Применение ультрафиолетовых лучей для обеззараживания питьевой воды до недавнего времени было ограничено по причине низкой гигиенической надежности и недостаточной экономической эффективности разработанных в начале 50-х годов установок с бактерицидными лампами среднего давления. Лампы этого типа имели высокую энергоемкость, высокую рабочую температуру и низкий коэффициент полезного действия бактерицидного излучения. Последний фактор резко ограничивал возможность использования ультрафиолетовых лучей; гигиеническая эффективность достигалась лишь в воде, содержащей не более 0,3 мг/л железа при мутности не более 1,5 мг/л.
В современных установках применяют лампы, заполненные смесью паров ртути и инертных газов и работающие в режимах низкого и высокого давления. Лампы низкого давления имеют электрическую мощность 2-200 Вт и рабочую температуру 40-150 °С. В лампах этого типа около 30% электрической энергии преобразуется в бактерицидное излучение. Срок службы ламп низкого давления составляет 5000—10 000 ч. В установках с непогруженными источниками излучения используются лампы с отражателями, в установках с погруженными источниками - лампы с защитными кварцевыми чехлами.
Надежность контроля работы установок ультрафиолетовых лучей обеспечивается датчиками измерения интенсивности ультрафиолетовых лучей в камере обеззараживания, системой автоматики, подающей звуковой и световой сигналы при снижении минимальной заданной дозы, счетчиками «времени наработки» ламп, индикаторами их исправности.
Ультрафиолетовые лучи поглощаются как самой водой, так и веществами, находящимися в растворенном и взвешенном состоянии. Цифровое выражение поглощающей способности, коэффициент поглощения, указывает долю бактерицидного излучения, поглощенного слоем воды
Степень поглощения определяется физико-химическими свойствами обрабатываемой воды, а также толщиной ее слоя. Коэффициенты поглощения природной воды поверхностных источников водоснабжения колеблются в пределах от 0,2 до 0,6, питьевой воды, полученной из подземных источников, - 0,05-0,2, воды поверхностных источников, прошедшей очистку, - 0,15—0,3. На поглощение бактерицидной энергии влияют цветность, мутность воды и содержание в ней железа. Установлено, что с увеличением цветности воды на 1 градус коэффициент поглощения возрастает на 0,07—0,09, а каждые 0,1 мг железа в 1 л воды увеличивает значение коэффициента на 0,01-0,015.
Другие показатели химического состава воды, такие, как жесткость, содержание сульфатов, аммиака, нитритов и нитратов, в обычных концентрациях практически не влияют на поглощение ультрафиолетовых лучей.
Ультрафиолетовые лучи можно использовать для обработки воды с цветностью до 50 градусов, мутностью до 30 мг/л и содержанием железа до 5 мг/л.
Механизм бактерицидного действия ультрафиолетовых лучей заключается в необратимых повреждениях молекул ДНК и РНК микроорганизмов, находящихся в воде. Фотохимическое воздействие предполагает разрыв или изменение химических связей органической молекулы в результате поглощения энергии фотона. В основе вторичных процессов лежит образование свободных радикалов в воде, которые усиливают бактерицидный эффект ультрафиолетовых лучей.
Эффективность обеззараживающего действия ультрафиолетовых лучей зависит в первую очередь от биологических особенностей и количества микроорганизмов в обрабатываемой воде, физико- химических показателей воды, а также условий, в которых осуществляется обеззараживание.
Водные микроорганизмы имеют различную устойчивость к действию ультрафиолетовых лучей. Экспериментальные исследования показали, что для получения равного бактерицидного эффекта при обеззараживании воды, содержащей споровые микроорганизмы, бактерицидной энергии требуется в 2-3 раза больше, чем для вегетативных форм. Вегетативные формы имеют различную устойчивостью к действию ультрафиолетовых лучей. В частности, патогенные микроорганизмы - возбудители кишечных болезней (брюшного тифа, дизентерии и др.) более чувствительны к ультрафиолетовым лучам, чем бактерии группы кишечных палочек. Дозы облучения, необходимые для инактивации 99,9% микроорганизмов в лабораторных условиях, колеблются от 5,2 (шигелла Флекснера) до 11 мДж/см2 (вирус гепатита А). Различия устойчивости микроорганизмов к действию ультрафиолетовых лучей нужно учитывать при определении количества бактерицидной энергии для эффективного обеззараживания. В расчет дозы включают коэффициент сопротивляемости более устойчивых к воздействию бактерицидного излучения патогенных микроорганизмов.
Ультрафиолетовые лучи в дозах, обеспечивающих бактерицидный эффект, не гарантируют уничтожения возбудителей паразитарных болезней. Это обеспечивается на этапах подготовки воды, предшествующих обеззараживанию (коагуляция, фильтрация и т.п.).
Эффективность обеззараживания воды ультрафиолетовыми лучами в значительной степени зависит от ее исходного бактериального загрязнения; чем выше начальное загрязнение обрабатываемой воды, тем больше требуется бактерицидной энергии для ее эффективного обеззараживания. Микроорганизмы обладают различной чувствительностью к бактерицидным лучам, и среди массы клеток всегда встречаются микроорганизмы с устойчивостью, отклоняющейся от средней величины для данного вида. Таких клеток с повышенной устойчивостью тем больше, чем выше начальная концентрация бактерий. Как показывают экспериментальные исследования, а также практика обработки питьевой воды ультрафиолетовыми лучами на коммунальных водопроводах, соответствие качества воды требованиям СанПиН «Питьевая вода» по микробиологическим показателям гарантируется даже тогда, когда в обрабатываемой воде встречаются отдельные микроорганизмы с повышенной сопротивляемостью.
Эффективность обеззараживания воды ультрафиолетовыми лучами зависит и от количества затраченной бактерицидной энергии.
Ее величина определяется произведением интенсивности бактерицидного облучения на его продолжительность. Это означает, что один и тот же эффект можно получить при малой интенсивности облучения, но большей его продолжительности и, наоборот, при большой интенсивности облучения и малой продолжительности. Необходимо заметить, что обеззараживание воды ультрафиолетовыми лучами происходит в потоке, поэтому продолжительность облучения выражается не через время, а через скорость потока, которая должна быть постоянной. При определении требуемого количества бактерицидной энергии следует учитывать ее поглощение при прохождении лучей через слой воды.
Требуемое количество бактерицидной энергии, а, следовательно, и эффективность обеззараживания зависят также от условий, в которых оно осуществляется. Одно из этих условий — ограничение толщины слоя обрабатываемой воды, который должен поглощать не более 10% бактерицидной энергии. При увеличении толщины слоя облучаемой воды количество бактерицидной энергии, обеспечивающей обеззараживание, уменьшается пропорционально его толщине. В расчет обеззараживающей дозы вводят коэффициент использования бактерицидной энергии, учитывающий ее поглощение водой. Коэффициент не должен быть менее 0,9, поскольку использование бактерицидных ламп с более низким коэффициентом не обеспечивает надежного обеззараживания воды. Использование ламп с более высоким значением коэффициента приводит к резкому увеличению габаритов бактерицидных установок, а следовательно, и их стоимости, а также затрудняет создание в них равномерного потока облучаемой воды.
Эффективность обеззараживания ультрафиолетовыми лучами не зависит от pH и температуры воды. Точный расчет технических параметров бактерицидных установок, учитывающий все основные факторы, является непременным условием успешного обеззараживания питьевой воды.
В технологии получения питьевой воды ультрафиолетовые лучи можно использовать при предварительном и заключительном обеззараживании воды. На этапе предварительного обеззараживания ультрафиолетовые лучи используются как альтернатива первичному хлорированию. Это снижает вероятность образования в воде хлорорганических соединений, уменьшает микробное загрязнение воды и поддерживает удовлетворительное санитарное состояние очистных сооружений. Для эффективного заключительного обеззараживания питьевой воды установка должна обеспечить дозу облучения не менее 16 мДж/см2для всего прошедшего объема воды. Совместное применение ультрафиолетовых лучей и хлора повышает надежность обеззараживания воды в отношении вирусов.
Положительные стороны использования ультрафиолетовых лучей - широкий спектр антимикробного действия, отсутствие опасности передозировки, сохранение органолептических свойств воды, минимальное время контакта (секунды).
Недостатками метода обеззараживания воды ультрафиолетовыми лучами являются зависимость бактерицидного эффекта от мутности и цветности обрабатываемой воды и отсутствие оперативного контроля эффективности. Этот метод не дает эффекта последействия, что делает возможным вторичный рост бактерий в обработанной воде.
Эффективности и надежности обеззараживания питьевой воды ультрафиолетовыми лучами можно достигнуть лишь при высокой технологической культуре: тщательной оценке качества исходной воды, правильном монтаже и эксплуатации установок.
Ионизирующее гамма-излучение оказывает выраженное бактерицидное действие. В 60-х годах прошлого века было предложено использовать его для обеззараживания питьевой воды. Под действием гамма-излучения в процессе радиолиза воды образуются свободные радикалы, которые и оказывают губительное действие на бактериальную клетку. 90% бактерий погибает при относительно невысоких дозах облучения — 10 000-15 000 Р. Дозы порядка 25 000-50 000 Р вызывают гибель практически всех бактериальных форм. Эффективная вирулицидная доза в эксперименте составила 100 ООО Р.
В установках для обеззараживания воды, по данным зарубежной литературы, можно использовать отработанные тепловыделяющие элементы (твэлы) атомных реакторов, что в значительной мере позволяет снизить капитальные затраты. Однако высокие требования к технике безопасности при эксплуатации установки, отсутствие эффекта последействия и способа оперативного контроля ограничивают использование этого метода в практике централизованного питьевого водоснабжения.
Вопрос о возможности обеззараживания воды ультразвуком был поставлен в середине прошлого века. Большинство исследователей объясняют бактерицидное действие ультразвука механическим разрушением бактерий, другие наряду с механическим воздействием отмечают роль химических реакций, вызванных ультразвуком. Единой теории, объясняющей бактерицидное действие ультразвука, не существует.
К преимуществам ультразвуковой обработки воды можно отнести широкий спектр антимикробного действия, отсутствие влияния на органолептические свойства воды, независимость бактерицидного эффекта от физико-химических свойств воды. Технологические основы использования ультразвука в водоподготовке не разработаны. Сдерживающим моментом остается трудность конструирования установок большой производительности, достаточной технической надежности в эксплуатации и приемлемой стоимости.
Среди перспективных физико-химических способов обеззараживания питьевой воды большой интерес представляют МЭР .Электрогидравлический эффект возникает в результате выделения большого количества энергии между электродами, помещенными в обрабатываемую воду. Высоковольтный (20-100 кВ) или низковольтный (1-10 кВ) разряд происходит за доли секунды и сопровождается мощными гидравлическими процессами с образованием ударных волн, явлений кавитации, ультрафиолетовых и ультразвуковых импульсов, магнитных и электрических полей. При этом в воде появляются свободные радикалы. С гигиенических позиций наиболее изучен процесс обеззараживания воды низковольтным МЭР (НИЭР).
Эффективность обеззараживания НИЭР не зависит от вида и концентрации микроорганизмов, мало зависит от состава обрабатываемой воды и определяется техническими параметрами процесса (величиной рабочего напряжения, суммарной плотностью энергии обработки и пр.). Энергоемкость НИЭР сопоставима с таковой при озонировании воды.
Механизм бактерицидного действия НИЭР определяется комбинированным воздействием импульсного ультрафиолетового излучения и свободных радикалов, образующихся в зоне разряда, на ферментные системы клетки. Обеззараживание питьевой воды методом ИЭР используется в системах автономного жизнеобеспечения.
16.Методы обеззараживания питьевой воды. Санитарный контроль за технологией обеззараживания. (см. п. 15)
17.Хлорирование питьевой воды. Факторы, влияющие на эффективность хлорирования. Хлорирование питьевой воды по хлорпотребности. (см. п. 15)
18.Хлорсодержащие препараты, их гигиеническая оценка. Хлорирование с преаммонизацией. Показания и условия проведения. (см. п. 15)
19.0беззараживаниие воды газообразным хлором и хлорной известью; условия проведения. (см. п. 15)
20.Виды хлорирования воды. Хлорирование воды постпереломными дозами. Суперхлорирование. Двойное хлорирование. Показания и условия проведения. (см. п. 15)