Способы обеззараживания воды

Вода хоть и не отличается ярко выраженным вкусом и запахом, но является неотъемлемой частью нашей жизни. Если человек не получает достаточно жидкости, он может умереть от обезвоживания. К сожалению, качество питьевой воды в природе или в системе водоснабжения оставляет желать лучшего, поэтому люди придумали эффективные методы ее обеззараживания.

В этой статье мы рассмотрим, какие существуют методы обеззараживания питьевой воды и как их правильно использовать дома и на природе.

Необходимость обеззараживания воды

Времена, когда можно было спокойно пить из лесного ручья, давно прошли. Быстрое развитие технологий и промышленности, к сожалению, привело к тому, что практически все источники пресной воды загрязнены различными микроорганизмами, имеют неприятный осадок или загрязнены химическими соединениями (рис. 1).

Рисунок 1. Очистка питьевой воды и сточных вод помогает уничтожить патогены

Пить неочищенную воду небезопасно, поэтому лучше использовать проверенные методы обеззараживания воды, чтобы защитить свою жизнь и здоровье. Большинство из них используется в промышленности для очистки промышленных и бытовых сточных вод, но некоторые из самых современных систем и технологий дезинфекции также подходят для бытового использования.

Нормативная документация

Если вас интересует, как правильно обеззараживать воду, то в первую очередь вы должны знать, что ее качество регулируется четкими законодательными нормами и постановлениями.

Основными документами, используемыми для оценки качества питьевой воды, являются Федеральный закон «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» и Водный кодекс. Однако это далеко не единственные документы, регулирующие работу систем канализации и водоснабжения.

Для оценки качества питьевой воды также используются следующие нормативные документы:

1. ГОСТ — включают правила, по которым осуществляется контроль качества сточных вод и питьевой воды, а также методы проведения полевых анализов.
2. СНиП — Эти строительные нормы и правила определяют требования к строительству очистных сооружений, систем водоснабжения и прокладки водопроводных труб.
3. СанПиНы: свод санитарно-гигиенических правил, определяющих требования к питьевой воде и разделение ее на группы по составу.

Можно сделать вывод, что качество питьевой воды регулярно контролируется и регулируется соответствующими нормативными документами.

Основные методы обеззараживания

Существует множество способов эффективной дезинфекции воды, хотя в целом их можно разделить на физические, химические и комбинированные.

Каждый из этих методов обеззараживания питьевой и сточной воды имеет свои особенности и характеристики и направлен на улучшение определенных показателей. Чтобы выяснить эти нюансы, стоит более подробно рассмотреть каждый из этих способов.

С помощью ультрафиолета

Обеззараживание воды ультрафиолетом используется давно, так как дезинфицирующие свойства такого облучения научно подтверждены, а ультрафиолетовое оборудование считается лучшим для улучшения качества питьевой воды (рис. 2).

Основное свойство УФ-облучения сточных вод заключается в том, что эти лучи уничтожают болезнетворные микроорганизмы, делая жидкость пригодной для дальнейшего использования.

Система обеззараживания воды ультрафиолетовым излучением состоит из специальных ламп, помещенных в кварцевые крышки. Лампы излучают излучение, которое уничтожает болезнетворные микроорганизмы, а крышки предотвращают охлаждение систем. В результате устранение микробов происходит непрерывно.

Рисунок 2. Установка для УФ-очистки

Многое также зависит от качества поступающей жидкости: чем прозрачнее вода, тем больше распространяется радиация и тем эффективнее будет работа системы. При этом установку необходимо разбирать и чистить не реже одного раза в три месяца, а, если она используется для очистки сильно загрязненной воды, даже чаще.

Хлорирование

Очистка питьевой воды хлором получила широкое распространение в нашей стране, хотя активно применяется во всем мире. Как химический элемент, хлор способен уничтожать любые патогенные микробы, вступая в реакцию с загрязненной водой (рис. 3).

Рисунок 3. Хлорирование: устаревший, но эффективный метод очистки

Главное преимущество такого химического метода дезинфекции в том, что он имеет ярко выраженную эффективность, но при этом экономически удобен. Также этот метод используется для удаления из воды сероводорода и вредных металлов.

Обычно хлорирование применяется для очистки воды в плавательных бассейнах, а также для очистки питьевой воды, поступающей в городские системы водоснабжения.

Несмотря на всю свою эффективность, метод гиперхлорирования не идеален. У него есть и недостатки: сам по себе хлор является токсичным элементом, он может вызывать рак и мутации клеток. Также следует учитывать, что обработка извести отбеливателем должна проводиться в строгом соответствии с нормами, так как переизбыток элемента может вызвать серьезные проблемы со здоровьем у населения.

Также следует уточнить, что кипячение хлорированной воды не поможет устранить избыток этого элемента. Скорее наоборот, он превратится в не менее опасный для здоровья диоксин, который также является сильным ядом. Для устранения этого элемента хлорированную воду необходимо хранить 24 часа в отдельной емкости и в хорошо проветриваемом помещении.

Озонирование

Очистка воды озоном — еще одно эффективное средство дезинфекции. Озон обладает выраженным окислительным действием, способен проникать в клетку, разрушать ее стенки и приводить к гибели патогенного микроорганизма (рис. 4).

Преимущества озона перед хлором очевидны: он не только быстро уничтожает патогенные микроорганизмы, но и обесцвечивает и дезодорирует воду, делая ее практически мгновенно пригодной для питья.

При этом в системах городского водоснабжения чаще используется хлор, а не озон из-за ряда недостатков этого элемента. Во-первых, он способен окислять металлы и приводить к быстрому износу труб и оборудования. Во-вторых, недавние исследования показали, что неправильный расчет дозировки озона может привести к пробуждению патогенных микроорганизмов, которые ранее находились в спящем состоянии.

Рис. 4. Озонирование делает воду пригодной для питья

Кроме того, недостатком этого метода является его высокая стоимость и необходимость установки специального оборудования и найма высококвалифицированного персонала из-за взрывоопасности газа.

Иодирование и бромирование

Среди других методов очистки и обеззараживания воды особое значение имеют йодирование и бромирование. К сожалению, несмотря на свою эффективность и надежность, очистка воды йодом, бромом или гипохлоритом натрия не применяется по нескольким причинам.

Например, йод обладает сильными бактерицидными свойствами и был известен с древних времен. Но все попытки очистить воду йодом не привели к положительному результату — болезнетворные микроорганизмы действительно уничтожаются, но сама питьевая вода приобретает очень неприятный запах и вкус. Бром — еще один надежный химический элемент, который практически мгновенно уничтожает все болезнетворные микроорганизмы. Однако метод очистки с использованием этого элемента не получил широкого распространения из-за высокой стоимости брома.

В целом рациональнее использовать физические методы быстрого и эффективного обеззараживания воды в домашних условиях. Некоторые из них также будут работать в полевых условиях, поэтому мы рассмотрим их поближе.

Ультразвуковые установки

объяснить принцип обеззараживания воды с помощью этих устройств сложно, так как их работа основана на принципе кавитации. Этот процесс представляет собой воздействие на жидкость звуковых колебаний высокой интенсивности. В результате образуются многочисленные пустоты, напоминающие процесс кипения. Резкие изменения частоты ультразвукового облучения приводят к разрыву клеточных мембран и гибели патогенных микроорганизмов (рис. 5).

Рисунок 5. Принцип работы ультразвуковой системы

Обработка питьевой водой такими ультразвуками действительно безопасна и эффективна. Единственный минус — это работа оборудования. Важно, чтобы персонал мог настроить эту установку. В противном случае дезинфекция не будет эффективной или установка выйдет из строя.

Термическое

Метод термической обработки воды считается наиболее распространенным среди населения и активно практикуется в быту (рисунок 6).

Рисунок 6. В домашних условиях питьевую воду легче вскипятить

Самый простой способ — просто вскипятить питьевую воду. Под воздействием высоких температур в нем уничтожаются все болезнетворные микроорганизмы, но уже через сутки микробы снова могут поселиться в нем.

Но есть еще один метод — очистка питьевой воды путем замораживания. Этот метод столь же прост и эффективен. Делается это следующим образом: воду наливают в металлическую или пластиковую емкость (но не стеклянную) и помещают в морозильную камеру. Наполнять емкость до краев нет смысла, так как при замерзании жидкость расширяется в объеме.

Чтобы эффективно очищать воду путем замораживания, нужно соблюдать несколько правил:

1. Чистая жидкость замерзает намного быстрее, чем содержащая примеси.
2. Когда половина воды замерзнет, ​​оставшуюся жидкость нужно слить, так как она может содержать вредные примеси.
3. Оставшийся лед впоследствии оттаивают, а полученную жидкость используют для питья и приготовления пищи.

Стоит отметить, что талая вода считается полезной, так как может активировать восстановительные процессы в организме. По этой причине популярны специальные станции для обеззараживания воды методом замораживания, делающие чистый расплав жидким.

Электроимпульсное

Принцип работы электролизных установок, предназначенных для обеззараживания воды, довольно прост. Электрические разряды попадают в воду и создают ударную волну. Микроорганизмы, попадая под его влияние, мгновенно погибают.

Преимущество этого метода перед другими методами дезинфекции в том, что он имеет выраженную эффективность, не требует предварительной очистки жидкости, а метод электролиза работает даже в мутной воде (рисунок 7).

Рис. 7. Очистка воды с помощью электрических импульсов: эффективный метод, но слишком дорогой

К тому же в такой воде гибнут не только простые, но и чрезвычайно живучие микроорганизмы, поэтому эффект сохраняется длительное время (до 4 месяцев). Однако широкого распространения этот метод не получил из-за его дороговизны и большого расхода энергии.

Обеззараживание полимерными соединениями

В последнее время стали популярны полимерные составы, которые используют для обеззараживания сточных вод и питьевой воды. Такие реагенты не меняют цвет и вкус жидкости, но при этом полностью уничтожают болезнетворные микроорганизмы и устраняют неприятный запах. К тому же такая фильтрация абсолютно безопасна для здоровья и длится долго.

Полимеры для дезинфекции воды не вступают в реакцию с металлами, а это значит, что они не повреждают водопроводные трубы или оборудование. Единственный недостаток дезинфицирующего средства — его высокая стоимость.

Обеззараживание серебром

Один из старейших — метод очистки воды серебром. Его использовали и наши предки. Кроме того, они считали, что серебро не только обеззараживает воду, но и лечит многие болезни. Современные ученые показали, что этот благородный металл действительно способен уничтожить множество микроорганизмов, но неизвестно, уничтожает ли он простейшие бактерии (рис. 8).

Рис. 8. Ионы серебра также эффективны в уничтожении патогенных микроорганизмов

Очистка воды таким способом действительно считается эффективной, но нужно придерживаться минимальной дозы, необходимой для дезинфекции. Дело в том, что при накоплении в организме этот металл может вызвать негативные последствия для здоровья. Поэтому дезинфекция ионами серебра применяется не в промышленности, а только в быту, для обработки небольшого количества питьевой воды.

Комбинированные способы обеззараживания

Более эффективными считаются комбинированные методы обеззараживания воды. Они сочетают в себе химические и физические методы и предназначены для повышения эффективности обработки.

На данный момент именно такой подход считается наиболее прогрессивным, но он все еще практикуется в основном в повседневной жизни, а не в промышленности из-за его высокой стоимости.

Ярким примером комбинированного метода является использование компактной бактерицидной установки, предназначенной для обеззараживания небольших объемов воды в доме. Но гораздо чаще используют установки для обеззараживания воды ультрафиолетом в сочетании с хлорированием или озонированием. Лампы уничтожают микроорганизмы, а химические элементы предотвращают их повторное появление.

Если вас интересует, какой метод обеззараживания воды лучше всего использовать в быту или на природе, следует сразу уточнить, что для этих целей необходимо использовать наиболее простой, но в то же время эффективный метод. Например, дома можно просто вскипятить питьевую воду. В природе гораздо удобнее использовать специальные дезинфицирующие таблетки.

Эффективные методы очистки питьевой воды в домашних условиях показаны на видео.