🗊Презентация Вода и здоровье. Методы улучшения качества воды

ВОДА И ЗДОРОВЬЕ. Методы улучшения качества воды. Лектор профессор Лутай Галина Федоровна

ВОДОИСТОЧНИКИ ПОДЗЕМНЫЕ Межпластовые напорные или артезианские воды. Межпластовые ненапорные воды. Грунтовые воды. ПОВЕРХНОСТНЫЕ Реки. Водохранилища. Озера. Каналы. АРТЕЗИАНСКИЕ ВОДЫ Глубина залегания – от 10 м до 1000 м и более. Водоупорные ложе и кровля. Постоянный состав. Т – 5-12˚С. Прозрачны, бесцветны, без запахов и привкусов. Отсутствие бактерий. Минерализация – состав пород – воды м.б. жесткими, солеными, содержат F, Fe, H2S. 70 химэлементов – Br, B, Be, Se, Sr.

ГРУНТОВЫЕ ВОДЫ Глубина залегания – 1-2 – n10 м. Отсутствие водоупорной защиты. Непостоянный режим. Прозрачны, незначительная цветность, невысокая или оптимальная минерализация. Обогащенность взвешенными и органическими веществами. Н – 5-6 м – свободны от бактериального загрязнения. Зависимость от состава фильтрующих пород, количества осадков, санитарной ситуации. Потенциальная опасность загрязнения микроорганизмами, минеральными удобрениями, пестицидами.

ПОВЕРХНОСТНЫЕ ВОДЫ Общие свойства: Низкая минерализация, ↑ взвешенных веществ, ↑ микробное загрязнение, техногенное загрязнение, зависимость качества от времени года, метеоусловий, санитарной ситуации. Частные свойства: Цветение ↑ цветность ↑ мутность Бактериальная характеристика: Бактериальное число – млн. титр кишечной палочки – n 10 тыс., гельминты, патогенные микроорганизмы, простейшие.

ВОДА И ЗДОРОВЬЕ Распространенность инфекционных заболеваний, передающихся через воду, чрезвычайно высока во всем мире. Так, число людей, страдающих малярией, составляет 800 млн., трахомой – 500 млн., шистосомозом – 200 млн., гастроэнтеритами – 400 млн. При этом ежегодно от гастроэнтеритов умирает 4 млн. детей и 18 млн. взрослых. В целом, от болезней, связанных с водой, страдает половина человечества – около 2 млрд. человек. Наибольшее значение водный путь заражения имеет для гепатита А. Вирус гепатита А устойчив во внешней среде более, чем возбудители кишечных инфекций. Он выдерживает замораживание в течение 2-х лет, устойчив к дезинфекции и при кипячении погибает через 30-60 минут.

ИНФЕКЦИОННЫЕ И ПАРАЗИТАРНЫЕ БОЛЕЗНИ Кишечные инфекции: брюшной тиф, паратифы, дизентерия, холера, сальмонеллезы. Зоонозы: туляремия, бруцеллез, сибирская язва. Вирусные: полиомиелит, инфекционная желтуха, лихорадка КУ, вирусные гастроэнтериты. Гельминтозы: дифиллоботриоз, шистосомоз, дранкулез, аскаридоз, описторхоз, филяриатоз. Лептоспирозы: болезнь Васильева – Вейля, водная лихорадка. Протозойные инфекции: амебная дизентерия, балантидиаз, лямблиоз.

МЕТОДЫ УЛУЧШЕНИЯ КАЧЕСТВА ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ

КАЧЕСТВО ВОДЫ Грубодисперсные примеси > 100 мкм Тонкодисперсные примеси 100-0,1 мкм Коллоидные примеси 0,001 мкм Растворимые примеси менее 0,001 мкм Бактерии Вирусы Простейшие Яйца гельминтов

КЛАССЫ И МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ ВОДЫ Подземные водоисточники I класс- Сан ПиН 2.1.4.1074-01 не требует водоподготовки II класс- аэирование, фильтрация, обеззараживание III класс- II класс + отстаивание, использование реагентов Поверхностные водоисточники I класс- фильтрация, коагуляция, обеззараживание II класс- I класс + отстаивание, микрофильтрование III класс- II класс + окислительные и сорбционные методы, дополнительная ступень осветления

МЕТОДЫ УЛУЧШЕНИЯ КАЧЕСТВА ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ 1. ОРГАНОЛЕПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА 1.1 Осветление 1.2 Обесцвечивание 1.3 Дезодорация 2. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА 2.1 Фторирование 2.2 Обесфторирование 2.3 Умягчение 2.4 Обезжелезивание 3. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭПИДЕМИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ 3.1 Обеззараживание  ОСВЕТЛЕНИЕ Осаждение- фильтрация 1. ЭТАП- Осаждение взвешенные веществ   СООРУЖЕНИЯ 1. Горизонтальные отстойни 2. Вертикальные отстойники

ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ ОТСТОЙНИК

ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ОТСТОЙНИК

2. ЭТАП 2. ЭТАП Фильтрация через фильтры с зернистой загрузкой     ФИЛЬТРУЮЩИЙ СЛОЙ Кварцевый песок Антрацитовая крошка Керамзит Дробленый мрамор     ПОДДЕРЖИВАЮЩИЙ СЛОЙ Гравий Щебень 2 мм ↓ 40 мм

КЛАССИФИКАЦИЯ ФИЛЬТРОВ 1. По V фильтрации 1.1 Медленные (0,1-0,3) м/час 1.2 Скорые (5-10) м/час   2. По направлению потока 2.1 Однопоточные 2.2 Двухпоточные - подача воды сверху- 30 % - подача воды снизу - 70 %   3. По числу фильтрующих слоев 3.1 Однослойные- песок 3.2 Двухслойные- антрацит, песок 3.3 Многослойные- песок, антрацит, керамзит   4. Скорые фильтры с повышенной грязеемкостью 4.1 Двухслойной загрузкой 4.2 Двухпоточный АКХ 4.3 Двухпоточный с двухслойной загрузкой- ДДФ

ОСОБЕННОСТИ МЕДЛЕННОГО ФИЛЬТРА ОСОБЕННОСТИ МЕДЛЕННОГО ФИЛЬТРА   1. Биологическая пленка (активный ил)- (0,5- 1,0) мм и больше 2. Фильтрующий слой- кварцевый песок h = (800-820) мм 3. Поддерживающий слой- гравий или щебень h = (400-450) мм 4. Эффективность - взвеси, бактерии ↓ 95 - 99 % органические вещества ↓ 20 - 45 % цветность ↓ 20 %     ОСОБЕННОСТИ СКОРОГО ФИЛЬТРА   1. Физико- химический процесс 1.1 Коагуляция 1.2 Адсорбция 2. Фильтрация в толще фильтрующей загрузки 3. Высота слоя воды не менее 2 м 4. Промывка обратным током воды 5. Эффективность- бактерии 95 % (82 - 96)

УДАЛЕНИЕ ФИТО- И ЗОО- ПЛАНКТОНА УДАЛЕНИЕ ФИТО- И ЗОО- ПЛАНКТОНА 1. Микрофильтры 2. Барабанные сита   УСЛОВИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ   1. Цветение водоема > 1 мес. 2. Содержание клеток > 1000 в 1 см3   ЭФФЕКТИВНОСТЬ   1. Взвеси ↓ на 30 - 40 % 2. Фитопланктон ↓ на 60 - 90 %

ОБЕСЦВЕЧИВАНИЕ ОБЕСЦВЕЧИВАНИЕ   Устранение окрашенных коллоидов и истинно растворенных веществ       КОАГУЛЯЦИЯ   Укрупнения Агрегации Осаждения

КОАГУЛЯЦИЯ В СВОБОДНОМ ОБЪЕМЕ 1. Камеры хлопьеобразования- вертикальный отстойник   2. Контактная коагуляция 1) контактный фильтр- скорый фильтр- раздельная подача К и Н2О- сверху 2) контактный осветлитель- скорый фильтр- совмещенная подача К и Н2О- снизу 1) контактный фильтр - скорый фильтр - раздельная подача К и Н2O - сверху 2) контактный осветлитель - скорый фильтр - совмещенная подача К и Н2O - снизу

КОАГУЛЯНТЫ 1. Аl2(SO4)3 · 18H2O 2. FeSO4 · 7H2O 3. FeCl3 · 6H2O    РЕАКЦИЯ КОАГУЛЯЦИИ   Аl2(SO4)3 + Са (НСО3)2 → Аl(ОН)3 + Са SO4 + H2O Аl2SO4 + СаОН → Аl(ОН)3 + Са SO4 рН устранимая жесткость температура гуминовые вещества характер взвеси время (30 мин- летом, 60 мин- зимой) доза флокулянты (50 - 250 ) мг/л

МЕХАНИЗМ КОАГУЛЯЦИИ

КОНТАКТНЫЙ ФИЛЬТР (КФ-5)

КОНТАКТНЫЙ ОСВЕТЛИТЕЛЬ

ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЕ 1. Реагентные 1.1 хлорирование 1.2 озонирование 1.3 Mn, Ag, I, H2O2 2. Безреагентные: УФ, γ – лучи Кипячение РАЗРЕШАЕТСЯ ИСПОЛЬЗОВАТЬ Cl, ClO2, хлорную известь, УФ, O3. СОЕДИНЕНИЯ ХЛОРА 1. Cl2 → НОCl— + ОCl— хлорноватистая 2. ClO 2 → HClO2 хлористая 3. Са(ОН) 2 Ca(OCl) 2 → ОCl— + НОCl CaCl 2 4. Cl + NH3 → хлорамины

Хлорирование Cl2, ClO2, хлорная известь, гипохлориты, хлорамины. Достоинства 1. Широкий спектр антимикробного действия (вегетативные формы) 2. Экономичность 3. Простота технологии 4. Возможность оперативного контроля Недостатки 1. Токсичность 2. Ухудшение органолептических свойств воды 3. Денатурация воды 4. Споры ↓ - 200-300 мг/л, Т - 1,5-24 ч 5. Устойчивы к С1 цисты простейших и яйца гельминтов 6. Образование галогенсодержащих соединений, обладающих мутагенным и канцерогенным действием 70-80% хлороформ

Способы хлорирования Хлорирование обычными дозами Хлорирование с преаммонизацией NH3 + Cl → хлорамины связанный активный Cl N = 0,8 - 1,2 мг/дм3 3.Гиперхлорирование Доза - 10-20 мг/дм3 Тк - 15 мин

ХПД = ХП + Clост ХПД = ХП + Clост ХПД - хлорпотребная доза, мг/дм3 ХП - хлорпоглощаемость, мг/дм3 Clост = 0,3 - 0,5 мг/дм3 ЭФФЕКТИВНОСТЬ ХЛОРИРОВАНИЯ Количества микроорганизмов Размеров частиц Характера веществ Температуры Времени контакта 30(л) - 60(з) мин Дозы хлора РН среды.

Озонирование 1. Легкость распада O3 с образованием сильных окислителей O3 → O2 + O = свободные радикалы НO2 и НО Достоинства 2. Устраняет цветность, запахи, привкусы 3. Не образует посторонних запахов 4. Разрушает органические вещества 5. Уничтожает бактерии, споры, вирусы, простейших 6. O3 в 15-20 ↑, чем Cl - ветативные формы в 300-600 раз ↑ , чем О - споры 7. Вирусы инактивируются через 12 мин при 0,5-0,8 мг/л Действующая доза Оэ = 0,1- 0,3 мг/дм3 Недостатки 1. Взрывоопасность 2. Токсичность 3. Дороговизна 4. Быстрое разложение в обработанной воде (ч/з 20-30 мин) 5. Возможна реактивация бактерий 6. Побочные продукты - броматы, альдегиды, кетоны и другие ароматические соединения

Серебро Высокий бактерицидный эффект - 0,05 мг/л Широкий спектр антимикробного действия, в т.ч. вирусного Возможность автоматизации Точное дозирование Выраженное последствие (срок консервации - 6 месяцев и более Недостатки Дороговизна метода Изменение ф-х свойств воды Концентрация ↑ ПДК (0,65-10 мг/л –вирусы) ПДК - 0,05 мг/л

Ультрафиолетовая обработка воды Преимущества УФ-излучения Сохраняет природные свойства воды Не денатурирует воду, не изменяет вкус и запах воды Высокоэффективно в отношении вегетативных и споровых форм бактерий, вирусов, цист простейших Простота эксплуатации Высокая производительность Возможной полной автоматизации Недостатки Бактерицидный эффект зависит от: мощности источников толщины обеззараживаемого слоя воды качества обеззараживаемой воды чувствительность различных микроорганизмов Наибольший эффект цветность 50° мутность - 30 мг/л Fe - до 5,0 мг/л Не обладает пролонгирующим действием " - + " хлорирование

Комбинированные фильтры Cl2 и O2 и УФ H2O и O3 Ag и Cu, УФ Преимущества Большой бактерицидный эффект Улучшение физических и органолептических свойств воды Окисляются органические вещества и продукты их распада фенол + O3 = формальдегид, ацетальдегид + УФ, удаляются хлорсодержащие пестициды, СПАВ

Баромембранные процессы Микрофильтрация Ультрафильтрация Обратный осмос Нанофильтрация Достоинства Обеззараживание соответственно стандартам Отделять высокомолекулярные соединения (гуминовые кислоты, лигниносульфоны, НФП, красители) галогенсодержащие углеводы Получать воду с предельно низким содержанием загрязняющих веществ Использование Франция, Англия, Германия, Япония, США Флорида - 100 станций водоочистки

Обезжелезивание питьевых вод Fe в виде бикарбонатов сульфатов хлоридов Fe в виде коллоидов тонкодисперсных взвесей гуматов гидроокисей сернистого Fe Все воды содержат железобактерии, которые без O2 неактивны. При O2 железобактерии бурно развиваются, вызывают коррозию → вторичное загрязнение воды

Обезжелезивание Наиболее перспективна многоступенчатая окислительно-сорбционная технология удаления Fe 1 схема - аэрирование + отстаивание + фильтрация 2 схема - известкование + отстаивание + фильтрация 3 схема - известкование + аэрация + отстаивание + фильтрация 4 схема – коагуляция 5 схема - катионирование

Фторирование - реагентный метод с очень жесткими требованиями к ним: высокое противокариозное действие при малой токсичности, отсутствие ядовитых примесей (например, солей тяжелых металлов). Наиболее часто используется фторид Na, кремнефтористая кислота и ее натриевая соль, фторид-бифторид аммония. Реагенты вводят после фильтров в резервуары чистой воды. Фторирование - реагентный метод с очень жесткими требованиями к ним: высокое противокариозное действие при малой токсичности, отсутствие ядовитых примесей (например, солей тяжелых металлов). Наиболее часто используется фторид Na, кремнефтористая кислота и ее натриевая соль, фторид-бифторид аммония. Реагенты вводят после фильтров в резервуары чистой воды. Дефторирование - методы реагентные и фильтрационные. В частности гидроокиси Al или Mg. Фильтрация через активный слой окиси Al. Опреснение - дистилляция, ионный обмен, электродиализ, гиперфильтрация.

Относительная эффективность наиболее перспективных методов

Бытовые фильтры Доочистка очищенной воды Дачные, полевые, экстремальные условия Состав: мех. фильтры тонковолокнистый фильтр уголь – сорбент хлор или йод – обеззараживание Ag - повышение надежности обеззараживания и консервации Н2O Недостатки чрезмерно загрязненная вода очистка большого количества Н2O

Бытовые фильтры