UV стерилизация, ултрафилтрация, хлориране, озониране, антисептична обработка със сребро

Обеззаразяването на водата e финалния етап от цялостното и пречестване. Дезинфекцията се извършва в градските водопречиствателни станции, в станциите за водоподготовка към предприятията или от битовите потребители.

Под "обеззаразяване" или "дезинфекция" на водата се подразбира пречистването на водата от:

• Бактерии, гъбички и водорасли, които предизвикват наслояване по тръбопроводите, топлообменниците, резервоарите за вода, филтърните елементи и др. Те попадат във водата от повърхностните водоизточници (язовири, реки, и др.) и се размножават при появата на благоприятни условия (подходяща температура, застояване на водата);
• Патогенни и условно патогенни микроорганизми – вируси, бактерии, гъбички, яйца на глисти и др., които са способни да предизвикат инфекциозни заболявания при човека и животните.

Под обеззаразяване на питейната вода подразбираме довеждането и до параметри съгласно установените нормативи за безопасност по микробиологини и паразитологини показатели.

 

ПОКАЗАТЕЛИ	МЕРНИ ЕДИНИЦИ	НОРМАТИВ EU	НОРМАТИВ СанПиН
Общо микробно число	CFU*	< 10 (при 22 °С) < 100 (при 37 °С)	< 50
Общи колиформни бактерии	количество бактерии в 100 мл	отсъствие	отсъствие
Термотолерантни колиформни бактерии	количество бактерии в 100 мл	отсъствие	отсъствие
Фекални стрептококи	количество бактерии в 100 мл	отсъствие	–
Колифаги	PFU** в 100 мл	–	отсъствие
Спори на клостриди	количество спори в 20 мл	< 1	отсъствие
Цисти на ламблия	количество цисти в 50 мл	–	отсъствие

 

* Количество бактериални колонии (Colony-forming units)
** Plaque-forming units (PFU) = Бляшкообразующие единицы (БОЕ) = Плака-образуващи единици (ПОЕ)

 

Методи за обеззаразяване (дезинфекция) на водата

Методите за обеззаразяване се подразделят на няколко огрупи:

1. Физични или безреагентни, при които обеззаразяването протича под въздействието на физични фактори (кипене, ултравиолетово облъчване, електролиза, мембранни технологии);
2. Химични или реагентни методи, които се прилагат чрез внасянето във водата на определени реагенти - силни окислители (хлор, хлоросъдържащи, озон) или неокисляващи реагенти (олигодинамия - въздействие с йоните на тежки метали - сребро, мед, цинк и др.);
3. Комбинирани методи (например съчетаване на УВ стерилизацията или на мембранните технологии с последващо хлориране).

 

Изборът на метод за обеззаразяване зависи от типа на водоизточника (повърхностен или подземен), химичния състав на водата, микробиологичния анализ, дебита на обработваната вода и др.

 

Физични методи за обеззаразяване на водата

Пред тях водата задължително трябва да се пречисти от примеси и механични замърсявания.

Термично обеззаразяване (кипене)

Този метод е много разпространен сред населението и активно се използва в бита. При кипенето на водата повече от 5 мин, тя се очиства от много възможни патогенни организми (нарушава се структурата на ДНК на микроорганизмите). При това се намалява твърдостта на водата и количеството разтворени газове. Вкусовите качества на водата не се променят. Недостатъци на метода са голямият разход на електричество за подгряването, продължителността на процеса, и възможността за вторично микробиологично замърсяване (след 24 часа). 

 

Ултразвуково обезззаразяване

Работата на такива системи е основана на кавитацията на водата. Заради интензивните колебания на водата, на която се подлага, тя кавитира - "закипява". Мигновенният спад на налягането води до разкъсването на клетъчните обвивки и загиването на микроорганизмите. Методът е ефективен, но изисква големи експлоатационни вложения и грамотна експлоатация.

Електроимпулсно обеззаразяване

Методът се състои в следното: електрическият заряд, постъпващ във водата, създава ударна вълна  и микроорганизмите попадат под хидравличен удар и загиват. При това загиват не само вегетативните, но и спорообразуващите бактерии. Преимущество на метода е дългото съхранение на ефекта (до 4 месеца), а недостатък – високата стойност и високото потребление на електроенергия.

Обеззаразяване с ултравиолетово излъчване

Дезинфекциращото действие на ултравиолетовото излъчване е известно отдавна. То въздейства върху ДНК на клетките на микроорганизмите и те загубват възможност да се делят и загиват. Системите за UV стерилизация се състоят от една или няколко ултравиолетови лампи, монтирани в кварцови тръби, които са разположени в корпус от неръждаема стомана.

Ултравиолетовата лампа излъчва електромагнитни вълни в UV спектъра, с дължина на вълната 254 нанометра. Бактерицидният ефект се постига от интензивността на излъчване на лампата и продължителността на въздействие. Интензивността на въздействие зависи от чистотата на водата. Необходимо е предварително пречистване на водата от механични замърсители, Fe, Ca, Mg, които се отлагат върху кварцовата тръба и влошават UV излъчването. Кварцовата тръба, предпазваща UV лампата от прекия достъп с водата, е необходимо периодически да се почиства от отлагания от Fe, Ca, Mg. Продължителността на работа на UV лампата е 8 000 ~ 10 000 часа (около 1 година).

Популярността на метода в битовите и промишлени станции за водоподготовка се дължи на факта, че не се променят органолептичните и химичните показатели на водата, както и на неговата екологичност (за разлика от хлорирането) и лесната експлоатация. Недостатък на UV дезинфекцията е, че в последствие може да се появи микрофлора, и няма консервиращ ефект (както при хлора).  Не е ефективен срещу широк спектър от микроорганизми.

Фирма "Никол-Н" ООД дистрибутира канадски UV стерилизатори Sterilight на фирма Viqua и китайски UV стерилизатори с излъчватели Philips.

Микробиологична (антибактериална) обработка чрез система за UV стерилизация (Канада)

Микробиологична (антибактериална) обработка чрез система за UV стерилизация (Китай) с излъчватели Philips

Мембранни технологии

За да разберем правилно видовете мембранни технологии, е необходимо да си припомним мерните единици, т.е.

1 милиметър (mm)	=	1000 микрона (μ)
1 микрон (μ)	=	1000 нанометъра (nm)

 

Размерите на бактериите са > 0,3 μ. Размерите на вирусите са < 0,2 μ. РНК на Корона вирусите са с размери 0,075 – 0,16 μ.

Микрофилтрационното пречистване на водата е надежден и ефективен метод за пречиставе на вода от тънкодисперсни и колоидни примеси, органични вещества, бактерии и вируси, без да се променя химическия състав на водата. Метода е основан на изпозването на сложни мембранни структури с диаметър на порите 0,1 ~ 0,01 μ.

Във водоподготовката основно се използват физични и химични методи за борба с болестотворните микроорганизми (бактериите-коли форми, ешерихия коли и други).

Фирма "Никол-Н" ООД предлага и поддържа на склад антибактериални, полипропиленови и керамични филтри с големина на порите 0,1, 0,2 и 0,3 μ, които може да видите в раздел: Филтърни картриджи.

Ултрафилтрацията е баромембранен процес, при който водата преминава през полупропусклива преграда. Размерът на порите на ултрафилтрационните мембрани е от 0,05 до 0,1 μ. Ултрафилтрационните инсталации основно служат за механично пречистване на водата за битови и промишлени нужди, като при това пречистват водата от вируси и бактерии. При ултрафилтрацията не се променя химичният състав на водата.

Поради основното предназначение на ултрафилтрационните инсталации по–подробно можете да ги видите в раздел: Инсталации за промишлени приложения и битови нужди, подраздел: Филтърни системи за механично пречистване.

Инсталациите за битови нужди може да видите в раздел: Филтърни системи за бита, офиса, бара и лабораторията, подраздел: Филтърни системи Hyundai Waco.

Ултрафилтрационните установки могат да се използват и като преподготовка пред системите за нанофилтрация и обратна осмоза.

Нанофилтрацията се използва сравнително рядко в установките за пречистване на питейни води. Нанофилтрацията е баромембранен процес с частично променяне на химичния състав на водата, изхвърляйки на канал по-големите молекули и органични съединения.

Обратната осмоза е баромембранен  поцес, при който обратноосмотичните мембранни елементи работят на молекулярно ниво, променяйки химичния състав на водата. През полупропускливата мембрана под високо налягане преминават само молекулите на водата, газове и малко количество соли. Чистата вода се нарича "Пермеат" и се събира в резервоари.

Разтворените във водата катийонитни  и анийонитни соли, включително и 100% от намиращи се във водата вируси и бактерии (които са много по-голями от йоните) се изхвърлят в канализацията с част от водата.

Тъй като във водоподготовката обратната осмоза се използва основно за деминерализацията (обезсоляване) на водата, по-подробно може да се  запознаете в раздел: Инсталации за промишлени приложения и битови нужди, подраздел: Системи за обезсоляване (деминерализация) на водата.

Системите за обратна осмоза за битови нужди можете да видите в раздел: Филтърни системи за бита, офиса, бара и лабораторията, подраздел: Филтърни системи Hyundai Waco.

 

Химични методи за обеззаразяване на водата

Към тях се отнасят обработка на водата с окислители - коагуланти: озон, хлор, натриев хипохлорид, както и йони на някои тежки метали. За да се постигне максимално устойчив ефект на обеззаразяване, е необходимо точно да се определи дозата на реагента, който ще се въвежда, и необходимото време за контакт на веществото с водата.

За да се осигури продължителен ефект на обеззаразяване, е необходимо дозата на реагента да се изчислява с излишък, което ще гарантира унищожаването на микроорганизмите във водата и в последствие ще предотврати размножаването им. Излишъкът на реагента трябва да е такъв, че да осигури обеззаразяване на водата, но да не навреди на хората, които я ползват за питейни нужди. Голяма част от реагентите са токсични и образуват канцерогенни съединения.

Дезинфекция на водата чрез хлориране

Въпреки наличието на множество съвременни методи за обеззаразяване на водата, у нас продължава масово да се използва във водоснабдяването хлориране на водата. Това се обяснява с простотата на използване и обслужване, високата ефективност и ниска цена на реагента. Важен плюс е продължителността на действие при хлорирането. Даже при малък излишък на хлор (0,5 мг/л), вторичен ръст на микроорганизми не произтича.

За дезинфекция на питейната вода се използват три основни форми на хлора:

• Газообразна;
• Течна;
• Прахообразна (таблетирана).

 

В градските водопречиствателни станции основно се използва газообразен хлор (Cl₂)Тази форма е достатъчно скъпа и може да представлява опасност при обработката на малки обеми вода.

Хлорът е достъпен и в суха форма, като калциев хипохлорид под формата на прах или таблетки. Те съдържат 65~75% хлор.

Най-разпространеният метод на хлориране е използването на натриев хипохлорид (NaClO), който е в течна форма. Концентрираният разтвор е 8 ~ 12 % активен хлор (Cl₂). Разтворът се въвежда  във водния поток с помощта на дозиращи инсталации (пропорционално дозиране).

При разчета за обеззаразяване с натриев хипохлорид е необходимо да се отчетат следните фактори:

• Нивото на дозиране в мг/л;
• Количеството използван хлор;
• Остатъчният хлор;
• Необходимото време за контакт.

 

Определено количество добавен във водата хлор окислява или взаимодейства с други компоненти на водата като: двувалентното желязо, мангана, сероводорода или органичните вещества. Хлорът, който остава във водата след обработката и взаимодействието с други вещества се нарича "остатъчен хлор".

Количеството остатъчен хлор трябва да е в диапазона на 0,2 ~ 0,5 мг/л. Оптималното време за контакт на хлора с водата е 20 ~ 30 минути. Хлорът е ефективен към голям спектър патогенни микроби, и работи в широк диапазон pH и температура.

Микробиологична (антибактериална) обработка чрез системи за пропорционално дозиране

Засега много положителни отзиви има от използването на хлордиоксид (ClO₂), който по-добре от хлора въздейства на вирусите и бактериите. Препоръчителната доза ClO₂ за дезинфекция на вода е 0,2 мг/л. Количеството странични вещества, образуващи се от реакцията с органичните замърсители от водата са много малко и не се отразяват на органолептичните и токсикологични свойства на водата.

Недостатък на хлордиоксида е сравнително високата цена, както и фактът, че трябва да се произвежда на място (от NaClO₂ и Cl₂ при ниско pH). За това се използва в малки инсталации с ниска производителност.

Рискът от използване на хлора до голяма степен се дължи на образуването на тригалометани. Производните на метана във всякаква форма имат силно канцерогенно въздействие върху човешкия организъм, и способстват за растежа на ракови клетки. При кипенето на хлорирана вода се образува силна отрова – диоксин.

Изследванията показват, че хлорът и хлорните производни предизвикват болести на стомашно-чревния тракт, черния дроб, сърдечно-съдовата система, а също влияят на хипертонията, атеросклерозата, различни видове алергии, въздействат на кожата и косата. Хлорът разрушава белтъците в организма.

Дезинфекция на водата чрез озониране

Озонът O₃ (от Гръцки Ozon – миризлив) е газ с небесно-син цвят и рязка миризма. Той е високо токсичен газ. Образува се от кислорода при електрически разряд при високо напрежение. В природата се образува след гръмотевична буря. Има характерна миризма (подобна на растението "колендро").

Озонът е най-силния окислител, използван във водоподготовката. Неговият окислителен потенциал е 2,06 В. Той разрушава органичните вещества без да образува тригалометани, и убива практически всички бактерии и вируси. Унищожава патогенните микроорганизми 15 ~ 20 пъти по–бързо от хлора.

Озонът подтиска вирусите както отвън, така и вътре в клетката, частично разрушавайки обвивката им, при което се прекратява процеса на размножаването им и се нарушава способността на вирусите да се съединяват с клетките на организма. Бактерицидните свойства на озона се характеризират с увреждането на клетъчна мембрана на бактериите и микроорганизмите, което води до тяхното унищожаване и невъзможност да се размножават.

Основното количество озон в атмосферата се намира на височина от 10 до 50 км. и има максимална концентрация на височина 20 ~ 25 км., образувайки така наречената Озоносфера.Тя отразява ултравиолетовите лъчи и защитава живите организми от унищожителното действие на радиацията. Именно благодарение на образуването на озоновия слой от кислорода във въздуха се е появила възможността за живот не само във водата, а също и на сушата.

Озонът като силен окислител и дезифектант се използва в различни сфери на човешката дейност - в земеделието, животновъдството, рибовъдството, хранително-вкусовата промишленост, медицината, транспорта и др., както и за пречистване на водата и въздуха.

Озонът е неустойчив газ и се разгражда в течение на 15 ~ 45 минути. Неустойчивата молекула O₃ се разпада на О₂+О (атомарен кислород). Атомарен кислород (O) се образува също и при разграждането на кислородния прекис (H₂O₂) на Н₂О и О.

Дозата O₃ при дезинфекция на водата е 0.5 ~ 5 мг/л, включвайки разхода за окисление на органичните вещества. Този метод изисква голям разход на електроенергия, сложна апаратура и висококвалифицирано обслужване. Поради това този метод работи добре в системите на централното водоснабдяване или специализирани производства. Озонът е опасен в производствения процес, токсичен и дори взривоопасен. Методът изисква много точни разчети, тъй като излишъкът от озон във водата може да предизвика корозия на метала не само на ВиК мрежата, но и на битовата техника, както и да предизвика стомашно-чревни разтройства при употребата на такава вода от човека, в случай че водата не е престояла до пълното разпадане и свързване на озона.

Фирма "Никол-Н" ООД използва озонирането основно в технологичния процес на водоподготовката за бутилиране на трапезни води и безалкохолни напитки. Технологичната принципна схема и поддържаното на склад оборудване може да разгледате тук:

Микробиологична (антибактериална) обработка чрез системи за озониране

Фирма "Никол-Н" ООД поддържа на склад няколко типа озон-генератори с малка производителност (10 и 20 G), предназначени за бутилиращи линии за трапезни води и безалкохолни напитки, озон-генератори за дезинфекция на диспенсъри за вода, както и озон-генератори за дезинфекция на въздуха в малки работни помещения. Същите можете да разгледате в раздел "Компоненти на системите".

******************

Ефективност на методите за дезинфекция:

ПАРАМЕТЪР / МЕТОД	Хлор (Cl2)	Хлор диоксид (ClO2)	Хлорамин (NH2Cl)	Озон (O3)	UV
Окислително - възстановителен потенциал	висок	висок	среден	много висок	-
Остатъчен ефект (постеффект)	добър	добър	отличен	не	не
Промяна на органолептичните качества	да	възможно е	не	не	не
Образуване на тригалометани	да	възможно е	не	не	не

 

Препоръчителни дози и продължителност на взаимодействието:

ПАРАМЕТЪР / МЕТОД	Хлор (Cl2)	Хлор диоксид (ClO2)	Хлорамин (NH2Cl)	Озон (O3)	UV
Концентрация, мг/л	0,5	0,2	0,2 ~ 1	0,4	-
Време, мин	30	15	>60	5	-

 

Дезинфекция на водата с полимерни реагенти (антисептици)

За обработка на водата се използват препарати от класа на полимерните антисептици. Те не нанасят вреда на здравето, не оказват раздразнително действие на слизестите повърхности на кожата, и не предизвикват алергични реакции. Нямат цвят, мирис и вкус, и имат дълготраен ефект. Не предизвикват корозия на металите и вреда на тъканите и са лесни в използването, обикновено в обществените басейни.

Дезинфекция на водата със съединения на тежките метали, йод, бром и др.

Обеззаразяването на водата, използвайки антисептичните свойства на благородните и други метали (злато, сребро, мед, цинк), се нарича олигодинамия. Най-често се използват йоните на среброто, както и съединенията на мед и цинк. Този метод изисква точни разчети и познания.

Използват се за обработка на малки количества вода. За по-обширно въздействие на металите върху микроорганизмите  се използват йонизатори. При въздействието на йоните на тежките метали се прекратява развитието на микроорганизмите, но те не се премахват от водата. Добре е да знаем, че тежките метали (сребро, мед и др.) се натрупват в организма и се извеждат много трудно и бавно. Поради това обеззаразяването на водата със сребро не се смята за безопасен метод и се използва за обработка на малки количества вода. При продължително използване и по-големи количества, могат да се появят признаци на отравяне.

Антибактериалното действие на йода и брома са известни отдавна, но заради своите недостатъци не се използват за обработка на питейна вода.

Важно е да знаем, че нито един от съвременните методи за обработка на водата не осигурява 100% пречистване на водата от микрооганизми  (най-близко е дестилацията и обратната осмоза). Всеки метод има своите предимства и недостатъци. При избора на метод за обеззаразяване на водата трябва да се имат в предвид: химичния и микробиологичен състав на водата, параметрите на водата, които искаме да постигнем, както и икономическият фактор. За получаване на оптимален резултат често се използват комплексни методи на обеззаразяване на водата с физически и химически методи.

 

Комбинирани методи за обеззаразяване на водата

За подобряване на резултатността при дезинфекцията на водата се използват комплексни методи – физични и химични.

Като пример е комбинацията от ултравиолетовото излъчване и последващо хлориране. UV лампите унищожават микроорганизмите, а хлора предотвратява тяхното повторно възникване.

Много добре се съчетават методите на окисляване с последваща обработка с йони на тежките метали. Реагентът-окислител дезинфекцира, а металите продължават бактериологичното действие.

Уважаеми клиенти, фирма "Никол-Н" ООД използва повечето от гореспоменатите физични и химични методи за микробиологична обработка на водата. Поддържаме на склад оборудване на водещи световни фирми в областта на обеззаразяването на водата, което се отличава с високо качество и добро съотношение цена-качество.

За правилен избор на оборудване е необходимо да изпратите запитване на нашите имейли, като посочите следните данни:

1. Химичен и микробиологичен анализ на използваната вода;
2. Необходими параметри на изходящата вода;
3. Дебит на обработваната вода в м³/час;
4. Телефон за обратна връзка и лице за контакт.

 

В зависимост от дебита, химичния състав на водата и необходимите показатели на изход, нашите специалисти ще подберат методите за обработка и необходимото оборудване, след което ще Ви предоставим ценова оферта.