Елена Хохрякова - Фильтры для очистки воды
Основной параметр, определяющий эффективность работы установки, – доза УФ-излучения – D, мДж/см2. В мировой практике требования к минимальной дозе облучения варьируются в пределах от 16 до 40 мДж/см2. Минимальная доза, соответствующая российским нормативам, – 16 мДж/ см2. Из-за различной сопротивляемости микроорганизмов доза ультрафиолета, необходимая для инактивации, например 99,9 %, сильно варьируется от малых доз для бактерий до очень больших доз для спор и простейших.
Доза определяется интенсивностью потока лучистой энергии, временем нахождения потока в зоне облучения (обычно 1–3 с) и прозрачностью обрабатываемой воды. Дело в том, что прозрачность воды влияет на количество поглощенной световой энергии, которая не расходуется на обеззараживание, и зависит также от толщины водного слоя. Поэтому реальные величины дозы облучения пропорциональны коэффициенту пропускания ультрафиолетовых лучей. Для воды из подземного источника он составляет 0,95–0,80, для воды из реки – 0,85–0,70, а для сточной воды – 0,40–0,60. При прохождении через воду УФ-излучение ослабевает из-за эффектов поглощения и рассеяния. Такое ослабление зависит от мутности и качества воды, особенно от содержания в ней железа, марганца, а также учитывается при расчете необходимой интенсивности излучения введением специального коэффициента.
Как правило, чтобы обеззараживание воды проходило эффективно, она должна удовлетворять следующим требованиям: прозрачность – не ниже 85 %; количество взвешенных частиц – не более 1 мг/л; жесткость – менее 7 ммоль/л; общее содержание железа – не более 0,3 мг/л; марганца – не более 0,1 мг/л; содержание сероводорода – не более 0,05 мг/л; твердых взвешенных частиц – менее 10 мг/л; мутность – не более 2 мг/л по каолину; цветность – не более 35 градусов; число бактерий группы кишечной палочки – не более 10 000 в 1 л. Все эти ограничения позволяют использовать УФ-установку стерилизации воды только как последнюю ступень очистки воды. В профессиональных УФ-установках очистка воды внутренней поверхности камеры от минеральных и органических загрязнений производится промывкой слабым раствором пищевой кислоты (щавелевая, лимонная). В некоторых установках для очистки защитных кварцевых чехлов применяется механическое очистное устройство плунжерного типа с ручным или электрическим приводом.
Важнейшим качеством ультрафиолетовой обработки воды является отсутствие изменения ее физических и химических характеристик даже при дозах, намного превышающих практически необходимые. Однако и этот способ имеет определенные недостатки. Подобно озонированию, УФ-обработка не обеспечивает пролонгированного действия, что делает проблематичным ее применение в случаях, когда временной интервал между воздействием на воду и ее потреблением достаточно велик. Этот способ энергозатратен, требует строжайшего соблюдения технологии, постоянной борьбы с биообрастанием источников излучения и жесткого контроля над прозрачностью воды (рассеивание лучей снижает эффективность обработки воды).
Другие методы обеззараживания
Хлорирование
Практически самым распространенным и проверенным способом дезинфекции воды является хлорирование.
Процесс хлорирования и недефицитность и дешевизна хлора обуславливают самое широкое распространение именно этого метода обеззараживания воды, к тому же технологически он является наиболее простым.
В настоящее время хлорированием обеззараживается 98,6 % воды.
Хлорирование позволяет не только очистить воду от нежелательных органических и биологических примесей, но и полностью удалить растворенные соли марганца и железа.
Другое важнейшее преимущество этого способа – способность обеспечить микробиологическую безопасность воды при ее транспортировании пользователю благодаря эффекту последействия.
Только метод хлорирования обеспечивает консервацию воды в дозах 0,3–0,5 мг/л, то есть обладает необходимым пролонгированным действием.
Существенным недостатком хлорирования является присутствие в обработанной воде свободного хлора, который ухудшает ее органолептические свойства (запах, цвет, прозрачность, вкус и т. д.) и является причиной образования побочных галогенсодержащих соединений (ГСС).
В качестве дезинфектантов применяют газообразный хлор (Cl2), гипохлорит натрия (NaClO), диоксид хлора (ClО2), хлорамин и другие соединения.
Озонирование
Преимущество озона (О3) перед другими дезинфектантами заключается в присущих ему дезинфицирующих и окислительных свойствах, обусловленных выделением при контакте с органическими объектами активного атомарного кислорода. Впервые процессы озонирования для очистки питьевой воды были реализованы во Франции, где уже в 1916 г. действовало 26 озонаторных установок. Всего в Европе – 49. Первоначально озон использовался только для дезинфекции воды. Сейчас озонирование все чаще находит применение для одновременного обеззараживания воды, обесцвечивания, окисления железа и марганца, устранения привкуса и запаха.
Механизм действия озона на бактерии полностью пока еще не выяснен, однако это не мешает его широкому использованию.
По быстродействию озон эффективнее хлора: обеззараживание происходит быстрее в 15–20 раз. На споровые формы бактерий озон действует разрушающе в 300–600 раз сильнее хлора. Отсутствие в воде химических веществ, быстро реагирующих с озоном, позволяет провести эффективное разрушение E.coli при концентрации растворенного озона 0,01–0,04 мг/л. Следует отметить такое важное свойство озона, как противовирусоидное воздействие. Энтеровирусы, в частности, выводящиеся из организма человека, поступают в сточные воды и, следовательно, могут попадать в воды поверхностных водоисточников, используемых для питьевого водоснабжения.
Результатом многочисленных исследований установлено: остаточный озон в количестве 0,4–1,0 мг/л, сохраняемый в течение 4–6 мин, обеспечивает уничтожение болезнетворных вирусов, и в большинстве случае такого воздействия вполне достаточно, чтобы снять все микробиальные загрязнения.
По сравнению с применением хлора, озон не изменяет природные свойства воды, так как его избыток (непрореагировавший озон) через несколько минут превращается в кислород. С гигиенической точки зрения, озонирование – один из лучших способов обеззараживания питьевой воды. При высокой степени обеззараживания он обеспечивает ее наилучшие органолептические показатели и отсутствие высокотоксичных и канцерогенных продуктов в очищенной воде. Однако необходимо учитывать некоторые особенности озонирования. Прежде всего, нужно помнить о быстром разрушении озона, то есть отсутствии такого длительного действия, как у хлора. Метод озонирования технически сложен, требует больших расходов электроэнергии и использования сложной аппаратуры, которой необходимо высококвалифицированное обслуживание.
Приложение 1
Схема очистки воды для квартиры – эконом вариант
Схема очистки воды для квартиры – оптимальный вариант
Приложение 2. Схема очистки воды для загородного дома и коттеджа
Схема № 1.
Схема 1 позволяет очистить воду от механической взвеси, песка, железа и марганца при низком их содержании, сделать воду мягкой. Система с технологией обратного осмоса, устанавливаемая на кухне (только для питьевой воды) доочистит ее до высших стандартов.
При качестве исходной воды:
Железо – до 2 мг/л
Марганец – до 0,2 мг/л
Жесткость – до 8 ммоль/л
Мутность – до 3,5 мг/л
рН – не менее 6,8
Схема № 2.
Схему 2 также применяют для очистки воду от мутности, железа и марганца при их невысокой концентрации, сероводорода и получения умягченной воды. Обратноосмотическая установка (только для питьевой воды) обеспечивает доочистку воду до высших стандартов. В случае необходимости система дополняется ультрафиолетовым обеззараживателем.
При качестве исходной воды:
Железо – до 5 мг/л
Марганец – до 0,3 мг/л
Жесткость – до 10 ммоль/л
Мутность – до 3,5 мг/л
Запах – 1–2 балла
рН – не менее 6,8
Схема № 3.
Схему 3 применяют для очистки воду от мутности, железа и марганца при их значительной концентрации, сероводорода и получения умягченной воды. Схема эффективна, если вода имеет повышенную цветность и посторонний запах. Схема обеспечивает обеззараживание воды. Обратноосмотическая установка (только для питьевой воды) обеспечивает доочистку воду до высших стандартов.
