АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ И ДЕЗИНФЕКЦИИ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ

Природные воды, которые используют для питьевого и производственного водоснабжения, должны иметь благоприятные органолептические свойства, и быть безопасными в санитарно-эпидемиологическом отношении. Поэтому перед производителями питьевой воды стоит важная задача обеспечения ее эпидемической и химической безопасности, т. е. достаточной очистки и обеззараживания. Под обеззараживанием питьевой воды понимают мероприятия по уничтожению микроорганизмов, которые находятся в воде и могут вызывать инфекционные заболевания. Питьевая вода непосредственно потребляется человеком и должна соответствовать самым жестким гигиеническим требованиям и нормативам. Сейчас проблема дезинфекции и обеззараживания воды является очень актуальной и обсуждаемой в научной среде по всему миру.

В настоящее время применяются следующие методы обеззараживания питьевой воды: реагентные, физические ,а также комплексное обеззараживание.

К реагентным (химическим) способам обеззараживания питьевой воды относят ее обработку такими окислителями, как хлор, озон и т. п., а также ионами тяжелых металлов. Для хлорирования воды используются такие вещества как: хлор (жидкий или газообразный), диоксид хлора и другие хлорсодержащие вещества.

Помимо дезинфекции, хлор, благодаря своим окислительным свойствам и пролонгирующему эффекту, обеспечивает такие функции как: контроль за вкусовыми качествами и запахом, предотвращение роста водорослей, удаление железа и марганца, разрушение сероводорода, поддержание в чистоте фильтров, а также обесцвечивание. Помимо плюсов, хлор имеет и свои проблемы и минусы. Основной проблемой обеззараживания воды хлором считается расчет такой дозы реагента, которая позволит уничтожить все бактерии и микробы и при этом не останется в больших количествах в очищенной воды.

Так, в 1993 году, впервые в России, в г. Кемерово, для обеззараживания питьевой воды была решена проблема применения не достаточно эффективного, а также опасного в эксплуатации, перевозке и хранении жидкого хлора: впервые стал использоваться вместо традиционного хлора в жидком состоянии технический гипохлорит натрия. Это вещество представляет собой порошок белого цвета с резким запахом хлора, производится с содержанием активного хлора не менее 45 %. Применение концентрированного гипохлорита натрия на треть снижает вторичное загрязнение, в сравнении с использованием газообразного хлора. На водозаборе г. Кемерово осуществляется двухступенчатая система обеззараживания воды: перед очистными сооружениями и перед поступлением в резервуары чистой воды. Гипохлорит натрия производится на предприятии г. Кемерово и не столь опасен в отличие от газообразного хлора.

Помимо хлора, существуют перспективы применения для обеззараживания и других реагентов. Так, российская компания «Адекватные технологии» на основе ранних исследований ученых СССР и Америки смогли решить проблему создания экономичного, эффективного, а главное, безопасного средства для обеззараживания воды, соединив гуанидин с четвертичными аммониевыми соединениями. Гуанидин CN₃H₅ — бесцветное кристаллическое вещество, обладающее едким вкусом и щелочною реакцией. Благодаря такому симбиозу бактерицидные свойства гуанидина возросли многократно. На основе этого, среди реагентных методов обеззараживания питьевой воды, следует отметить запатентованное (Пат. 2499771]) изобретение, которое относится к области санитарии и гигиены, в частности к обеззараживанию различных типов вод. Это дезинфицирующее средство для обеззараживания воды, которое включает различные соединения гуанидина. Изобретение позволяет повысить эффективность дезинфекции воды, снизить токсические свойства дезинфицирующего средства и в том числе аллергическую активность [5].

Физические методы обеззараживания питьевой воды включают в себя: кипячение, электроимпульсную, ультразвуковую, а также ультрафиолетовую обработку воды.

Ультразвуковой метод, основан на колебаниях среды с частотами, превышающими 20 кГц и базируется на способности его вызывать ультразвуковую кавитацию — образование пустот, создающих большую разность давления, что ведёт к разрыву клеточной оболочки и гибели бактериальной клетки.

Ультразвуковое воздействие не часто используется для питьевой воды, однако эффективность данного метода позволяет говорить о перспективности метода обеззараживания воды ультразвуком, даже несмотря на дороговизну.

Так же к проблемам, можно отнести то, что работа генератора ультразвука требует большого расхода энергии и не обладает пролонгированным эффектом [2].

Существует запатентованный (Пат. 130601]) способ обеззараживания воды с помощью ультразвукового кавитационного реактора. Он содержит корпус реактора, ультразвуковой пьезоэлектрический преобразователь, волновод преобразователя, входной и выходной штуцеры для подачи и выхода воды. Кавитационный реактор содержит камеру турбулизатора со съемной крышкой для первичной обработки и обеззараживания воды путем создания низкочастотного кавитационного поля за счет гидродинамического эффекта турбулизации потока обрабатываемой воды, а на поверхности волновода ультразвукового пьезоэлектрического преобразователя, закрытого защитным кожухом, выполнены цилиндрические проточки (от 5 до 10 проточек), образующие высокочастотное кавитационное поле вторичной обработки и обеззараживания воды [3].

-

Рисунок 1. Ультразвуковой кавитационный реактор

В методе обеззараживания воды ультрафиолетовым облучением используется свет с протяженностью волны 254 нм, который называется антибактериальным. Обеззараживающий эффект УФ-излучения в первую очередь обусловлен происходящими под его воздействием фотохимическими реакциями в структуре молекул ДНК и РНК, приводящими к их необратимым повреждениям. Кроме того, действие ультрафиолетового излучения вызывает нарушения в структуре мембран и клеточных стенок микроорганизмов. Важнейшим качеством УФ-обработки воды является отсутствие изменения ее физических и химических характеристик. Проблемой использования ультрафиолетового обеззараживания является то, что необходимым условием эффективности этого способа являются бесцветность и прозрачность обеззараживаемой воды, недостатком — почти полное отсутствие последействия. Поэтому обеззараживание питьевой воды ультрафиолетовыми лучами применяют главным образом для подземных и подрусловых вод. А для обеззараживания открытых водоисточников находит применение сочетание ультрафиолетовых лучей с небольшими дозами хлора. В качестве источника излучения используются ртутные лампы, изготовленные из кварцевого песка [1].

Процесс ультрафиолетового облучения мы можем наблюдать на запатентованном устройстве (Пат. 2472712).Оно содержит два коаксиальных цилиндра 8, образующих герметичный пустотелый корпус 9, впускной патрубок 1 для обеззараживаемой воды, выпускной патрубок 2 для обеззараженной воды, патрубок 3 для подачи сжатого воздуха, сливной патрубок 4 для промывочного раствора. В пространстве между коаксиальными цилиндрами 8 помещены средства для ультрафиолетового облучения жидкости, представляющие собой пустотелые формы 7 из кварцевого стекла, заполненные смесью инертных газов (газом). Сверху и снизу коаксиальных цилиндров 8 размещены два кольца 10, выполненные из пористой керамики. Вне корпуса 9 расположен генератор 5 тока высокой частоты, подключенный к коаксиальным цилиндрам 8 посредством электродов 6. Изобретение позволяет повысить проблему эффективности процесса обеззараживания воды с обеспечением его безопасности и экологичности [4].

Рисунок 2. Устройство для обеззараживания воды

На сегодняшний день постоянно совершенствуются методы и средства, с помощью которых осуществляется дезинфекция, что вызвано двумя факторами: развитием у микроорганизмов резистентности не только к антибиотикам, но и дезинфицирующим средствам, а также несовершенством используемых дезинфицирующих средств. Нужно учитывать и то, что возможно и вторичное загрязнение уже подготовленной воды при транспортировке её по трубам распределительной сети. В связи с этим проблема поиска и внедрение наиболее рациональных способов обеззараживания воды из актуальной переходит в раздел социально значимых. Сейчас активно изобретаются различные установки и изобретения для глубокой отчистки и безопасного обеззараживания воды, а постоянное совершенствование дезинфицирующих средств приведёт к созданию новых, эффективных и безопасных соединений.

Список литературы:
1.    Кулик Т.А. Методы обеззараживания воды / Т.А. Кулик — URL: http://www.masters.donntu.edu.ua/2009/feht/kulik/ind/index.htm (дата обращения: 20,03,2014).
2.    Мазаев В.Т. Коммунальная гигиена/ В.Т. Мазаев, А.А. Корлёв, Т.Г. Шлепнина. — 2-е изд., испр. и доп. — М.: ГЭОТАР — Медиа, 2005. — 304 с.
3.    Пат. 130601 Российская Федерация, МПК C02F1/30. Ультразвуковой кавитационный реактор для обработки и обеззараживания воды/ Кремнев Д.А., Кожевников Ю.А., Малышев В.В.: заявитель и патентообладатель Региональная общественная организация — Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВИЭСХ РОССЕЛЬХОЗАКАДЕМИИ). — № 2013108366/13; заявл. 26.02.2013; опубл. 27.07.2013
4.    Пат. 2472712 Российская Федерация, МПК C02F1/32. Устройство для обеззараживания воды / Кармазинов Ф.В., Кинебас А.К., Ипатко М.Н., Трухин Ю.А.: Государственное унитарное предприятие «Водоканал Санкт-Петербурга», ЗАО «Центр исследований и интеллектуальной собственности» АКВАПАТЕНТ». — № 2000134561/12; заявл. 24.03.2011; опубл. 10.10.2012.
5.    Пат. 2499771 Российская Федерация, МПК C02F1/50, A61L2/18. Дезинфицирующее средство для обеззараживания воды /Ефимов К.М., Дитюк А.И., Ефимова Т.Е.: заявитель и патентообладатель Региональная общественная организация — Институт эколого-технологических проблем (РОО ИЭТП). — № 2000141278/12; заявл. 17.07.2012; опубл. 27.11.2013.