рефераты и прочее на медицинскую тему

Принципы и методы повышения качества воды

Повышение качества воды из поверхностных водоемов осуществляется в 2-х  основных направлениях.

В соответствии с первым направлением на начальном этапе производится  очистка воды от механических, в том числе и микроскопических примесей. Задачей этого этапа является достижение приемлемых органолептических  свойств воды, в первую очередь прозрачности. Этот метод называется осветлением воды и обеспечивается  отстаиванием, фильтрацией и коагуляцией. Одновременно с удалением взвешенных  неорганических и органических примесей вода в некоторой степени, обесцвечивается и дезодорируется. Однако для этих целей можно применять и специальные методы очистки и улучшения свойств воды.

Вторым направлением повышение качества воды является обеспечение ее эпидемической безопасности. Для этой цели используют

различные методы обеззараживания, чаще хлорирование и реже озонирование.

В отдельных случаях вода может подвергаться аммонизации, обработке солями тяжелых металлов, УФ облучению и др.

Методы очистки воды

Освобождение от мех. примесей воды из поверхностных источников производится в неск-ко этапов. В самом простом случае моделируются естественные условия самоочищения подземных вод, когда вода сначала отстаивается, а затем фильтруется через мелкопористый материал.

На первом этапе очистки вода поступает в горизонтальные или вертикальные отстойники.  Более распространены горизонтальные отстойники – резервуары прямоугольной формы. 

Вода в них движется горизонтально по направлению продольной оси. В вертикальных отстойниках – резервуарах цилиндрической или прямоугольной формы с конусообразным дном вода подается через трубу снизу и медленно поднимается вверх. Осаждение взвеси основано  на резком  замедлении тока воды при переходе из узкой входной трубы в полость  отстойника. Так, скорость движения воды в горизонтальных отстойниках - 2 – 4 мм/с, в вертикальных менее 1 мм/с, а время прохождения через отстойник достигает 8 ч. Создаются условия для осаждения взвеси, близкие к таковым в неподвижной воде, когда основным действующим фактором становится собственная тяжесть взвешенных частиц.

На 2-м этапе вода, освобожденная от крупнодисперсных примесей, подается на  медленные фильтры, которые представляют собой емкости, заполненные песком. Профильтрованная вода отводится через дренаж в нижней части емкости. В верхней части песчаного слоя должна образоваться активная биологическая пленка, состоящая из адсорбированных взвешенных частиц, планктона  и бактерий. Пленка имеет  поры столь малого диаметра, что сама является эффективным фильтром для мелкодисперсных частиц, яиц гельминтов и бактерий. К несомненным достоинствам медленных фильтров относятся равномерная, близкая к естественной фильтрация, при которой задерживание бактерий достигает 99%, а также простота устройства. Однако фильтрация в таких фильтрах происходит очень медленно ( 10 см вод. ст/ч). Кроме того, в этой классической  схеме не используется коагуляция, в связи с чем в данном виде она в настоящее время почти не применяется.

Сейчас для ускорения и повышения эффективности выпадения взвеси и коллоидных веществ перед отстаиванием воды производится  её коагуляции, которая состоит в укрупнении коллоидных частиц, более быстром образовании и осаждении хлопьев.

Наиболее распространенный коагулянт сернокислый алюминий в воде гидролизируется и вступает в реакцию с бикарбонатами кальция и магния. В результате реакции образуется коллоидный раствор гидрата окиси алюминия, кот. В дальнейшем коагулирует с обр-ем хлопьев.

   В нек. случаях в кач-ве коагулянта используют сернокислые и хлорные соли железа, но в связи с коррозийными и раздражающими кожу и слизистые свойствами, они применяются редко.

Очень важным   условием эффективной коагуляции воды является правильная схема применения коагулянта. Коагулянт вносят в воду       специальных камерах реакции, расположенных перед отстойниками, Растворение коагулянта и полноценный процесс хлопьеобразования продолжаются 20-45 мин.

«Созревший» раствор подается отстойники, где крупные

хлопья оседают и осветляют воду.

Рассмотренная система очистки воды с медленными фильтрами в настоящее время

используется в нашей стране лишь на малых, чаще всего сельских водопроводах.

 Для городского водоснабжения требуются более мощные и компактные сооружения. Таким требованиям отвечают нашедшие широкое применение скорые фильтры. Это бетонные резервуары с двойным дном. Нижнее дно сплошное, а верхнее перфорированное, что обеспечивает дренажные свойства фильтра. На перфорированное дно укладывают поддерживающий слой гравия, а на него – слой промытого речного песка. Вода для фильтрации подается сверху и отводится снизу через          дренажное пространство. Производительность обычных скорых фильтров примерно в 50 раз выше медленных, и достигает 5 м/ч.  Ещё большей производительностью обладают фильтры с двухслойной загрузкой. В них верхний фильтрующий слой представлен антрацитовой крошкой, а нижний - кварцевым песком.

Но наиболее удобной и эффективной моделью скорых фильтров следует считать контактный осветлитель (КО). В отличие от стандартной 2-ступенчатой схемы очистки воды с использованием отстойников, раствор коагулянта в КО добавляется перед  подачей воды в фильтр.

Методы обеззараживания воды

   Из таких известных методов обеззараживания воды, как хлорирование, озонирование, йодирование, обработка солями тяжелых металлов, УФ-облучение, действие ионизирующей радиации, ультразвука, в настоящее время наиболее широко распространено хлорирование.

   Для дезинфекции воды используют газообразный хлор или хлорную известь.

В отдельны случаях можно применять и такие хлорсодержащие препараты, как соединения гипохлорита кальция, дихлоризоциануровой кислоты, двуокиси хлора и др.

   Молекулярный хлор в воде гидролизуется с образованием хлорноватистой и

хлористоводородной кислот. Нестойкая хлорноватистая кислота диссоциирует и в  результате чего образуется гипохлоритный ион:   

Cl₂+H₂O=HOCl+HCl

HOCl=H⁺+OCl^-

     Основное биологическое действие оказывает хлорноватистая кислота и гипохлоритный ион, которые вместе и входят в понятие «активный хлор». В сухой хлорной извести, применяемой в водоснабжении, содержится не менее 25% активного хлора.

   Активный хлор легко проникает в бактериальные клетки и инактивирует ферменты, содержащие SН-группы. Нарушение обмена веществ приводит к гибели бактерий.

     Достаточная эффективность хлорирования обеспечивается  рядом   условий. Так, вода должна быть предварительно освобождена от взвешенных коллоидных веществ, которые, окутывая бактерии, защищают их от воздействия хлора.

   Эффективность обеззараживания зависит от вида микроорганизмов.        Наиболее устойчивы в этом отношении спорообразующие микроорганизмы и вирусы. Легче поддаются действию хлора бактерии группы кишечной палочки.

   Важно также обеспечить хорошее перемешивание хлора в объеме воды и

достаточную длительность его действия. Оптимальным следует считать

воды с хлором в теплое время года в течение 30 мин, а в холодное –            60 мин.

   Наконец, полное обеззараживание происходит при внесении достаточного количества хлора. Хлор, поступающий в воду, связывается с  микроорганизмами, органическими веществами и недоокисленными неорганическими  соединениями, что составляет хлорпоглощаемость воды. После связывания активного хлора в воде должно остаться некоторое количество  свободного остаточного хлора. Обеззараживание воды считается надежным, если остаточный хлор  составляет 0,3 – 0,5 мг/л.

Суперхлорирование отличается от обычного хлорирования тем, что хлор подают в повышенных дозах – 5--10 мг/л и более.

    Перспективным методом обеззараживания воды является озонирование.

Сильные окислительные свойства озона обеспечивает выраженное бактерицидное действие.

    Следует отметить, что метод озонирования имеет преимущества  перед хлорированием. Озон действует быстрее хлора, надежно обеззараживает воду и одновременно обесцвечивает ее, устраняет запахи и привкусы. Ни сам озон, ни его соединения

не обладают ни запахом, ни вкусом. Даже в большом кол-ве озон в воде нетоксичен, так как в течение нескольких  секунд превращается в кислород. Его действие, в отличие от   хлора, мало  зависит от физ. и хим. свойств воды. Кроме того, озон не требует сложного оборудования для доставки и хранения, поскольку производи я непосредственно на месте газоразрядным методом в озонаторах.

   Эффективно обеззараживают воду тяжелые металлы, в первую очередь серебро. Ионы серебра фиксируются на мембранах бактериальных клеток, нарушая мембранные процессы и вызывая гибель м/о. ПДК Ag в питьевой воде составляет 0,05мг/л.

Важным преимуществом дезинфекции воды серебрением является наряду с  обеззараживающим консервирующее действие серебра. Вода, обработанная  ионным серебом или пропущенная через посеребренный песок, не теряет  своих бактерицидных, биохимических и вкусовых свойств в течение многих месяцев.

Наиболее эффективным и распространенным способом физического обеззараживания воды является УФ-облучение. Преимущества: быстрота действия, эффективное влияние как на вегетативные, так и на споровые ф-мы бактерий, а также на яйца гельминтов и  вирусы. Наиболее благоприятны УФ лучи с длиной волны 200-295нм.

Другие известные физические способы обеззараживания воды используются в современных условиях либо для обработки индивидуальных запасов воды (кипячение),

либо находятся на стадии экспериментальных разработок (воздействие ультразвука, ионизирующего излучения, радиоволн).

Специальные методы повышения качества питьевой воды

В отдельных случаях  при обычной схеме обработки не удается полностью устранить неблагоприятные свойства воды. К ним относятся запахи и привкусы, растворенный сероводород и другие газы, нарушение мин. Состава (высокая общая минерализация, повышенное содержание железа, марганца, фтора, недостаток фтора), повышенное содержание радиоактивных веществ.

Все виды кондиционирования минерального состава воды можно разделить на удаление из воды солей или газов, находящихся в ней в избыточном кол-ве (умягчение, обессоливание и опреснение, обезжелезивание, дефторирование, дегазация, дезактивация и др.), и добавление мин. в-в для улучшения органолептических св-в воды (фторирование, частичная минерализация после опреснения).

     Следует отметить, что специальные методы кондиционирования воды высокотехнологичны и дороги. Такая обработка воды производится только когда не возможности для водоснабжения использовать приемлемый водоисточник.