Хлорирование и озонирование природных вод

Министерство  образования и науки Российской Федерации 

Казанский государственный технический университет  им. А.Н.Туполева

Кафедра общей химии и экологии 
 
 

РЕФЕРАТ 

по дисциплине

«Введение в специальность»

на тему 

«Хлорирование и озонирование природных  вод» 
 
 
 
 

Выполнила студентка

 группы 3112

 Шаяхметова  Г.Н.

Научный руководитель:

доцент

Григорьева  Ирина Геннадьевна 
 
 
 

Казань 2010

Содержание

1. Введение
2. Методы обеззараживания природных вод

• Хлорирование

• История
• Процесс
• В чем польза хлорирования воды
• В чем проблема
• Чем опасен хлор, попадающий в организм человека
• И что же делать

• Озонирование

• История
• Процесс
• В чем польза
• В чем недостатки
• Так в чем же дело
• Перспектива

3. Заключение

4. Использованная литература

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

       Современная жизнь динамична. И этим все сказано. Мы живем в век скоростей, обилия информации и технического прогресса. Среду обитания человека окружают промышленные предприятия, тысячи автомобилей, железнодорожные и авиационные магистрали. На работе и в быту человека сопровождают телефоны, компьютеры, телевизоры, кондиционеры и микроволновые печи. Практически всюду проложены электрические линии, кабели сети Интернет, сигнализация. Окружающее нас пространство с недавних пор пронизывают невидимые лучи сигналов сотовой связи.

       Техногенное влияние на человека возрастает с каждым годом. Научный прогресс, к сожалению, приводит к появлению на прилавках магазинов продуктов питания, насыщенных химическими удобрениями, консервантами, всевозможными заменителями натуральных ингредиентов. Это происходит из-за использования синтетических кормов, гормонов в животноводстве и птицеводстве, удешевления производства продуктов питания с применением химических веществ.

       Однако  наибольшую угрозу здоровью и самому существованию человечества представляют употребление воды и дыхание воздухом, которые подверглись крайне негативному техногенному воздействию. Попросту вода и воздух, особенно в больших городах, отравлены выбросами промышленных предприятий, выхлопными газами автомобилей, промышленными и бытовыми стоками, ядами, образующимися в результате разложения отходов на свалках и т. д.

       Такова  негативная сторона технического прогресса, который, безусловно, облегчает жизнь  человечества своими достижениями. Но, в тоже время, отрицательно воздействует на среду обитания человека и его здоровье.

       Благодаря достижениям современной науки  можно, если не полностью ликвидировать  негативное влияние окружающей среды  на человека, то, по крайней мере, значительно  уменьшить его. Дать человеку возможность  дышать чистым воздухом, пить чистую воду, употреблять продукты питания, лишенные всевозможных ядов. Жить, наслаждаясь здоровьем и комфортом.

       Актуальность  темы. В последнее время природные воды подвергаются интенсивному загрязнению и их качество во многих регионах нельзя признать удовлетворительным. Очистные сооружения не всегда в состоянии обеспечить требуемую степень очистки воды. Для обеспечения эпидемиологической безопасности требуется совершенствование старых и внедрение новых технологий обеззараживания воды.[1]

       Целью данной работы является изучение традиционных методов очистки природных вод, таких как хлорирование и озонирование.

  
 
 

«Понять воду-значит понять вселенную,

все чудеса природы и саму жизнь».

                                                   Масару Эмото 

Методы  обеззараживания природных вод

       Обеззараживанием  воды называется процесс уничтожения  находящихся там микроорганизмов. До 98 % бактерий задерживается в процессе очистки воды. Но среди оставшихся бактерий, а также среди вирусов могут находиться патогенные (болезнетворные) микробы, для уничтожения которых нужна специальная обработка воды. При полной очистке поверхностных вод обеззараживание необходимо всегда, при использовании подземных вод только тогда, когда микробиологические свойства исходной воды этого требуют. Для профилактического обеззараживания и обработки воды в аварийных ситуациях сооружения обеззараживания необходимы на всех станциях подготовки хозяйственно-питьевых вод.

       Вода  – источник жизни на земле, она  играет определяющую роль в существовании  и развитии на земле организмов и человеческих цивилизаций. Там, где имелись обширные источники питьевой воды, всегда строились населенные пункты, а люди занимались земледелием. Вода обеспечивает ход химических реакций и образует всевозможные соединения, с ее помощью орошаются земли, тушатся пожары и готовятся блюда. Однако с появлением примесей бесцветная жидкость теряет свои свойства и становится непригодной для потребления и использования в производственных целях. Чистая вода – залог здоровья и экологичности окружающего мира.

       Очистка воды – острейшая проблема сегодняшнего дня. Объем загрязненной воды постоянно  увеличивается, и даже та, что используется для водоснабжения, зачастую не может  похвастаться по-настоящему высоким  качеством. Порядка 90% всех используемых водных ресурсов требуют постоянной очистки, а существующие источники пресной воды не справляются с потребностями, которые предъявляют как миллиарды людей в целом, так и отдельные города, организации и землевладельцы.

       Из  числа известных методов очистки  воды многие находятся пока на стадии чисто научных разработок. К ним относятся, например, пропускание постоянного, переменного или импульсного тока, анодное разложение, кавитация, радиационное облучение рентгеном, гамма-квантами или ускоренными электронами. Другие способы, такие как обработка перекисью водорода, перманганатом калия, ионами тяжелых металлов, иодирование, бромирование, в силу ряда причин являются технологиями малых расходов и специальных схем обработки воды.[2]

       Реальными практическими технологиями, прошедшими проверку на действующих крупномасштабных сооружениях очистки воды, являются хлорирование, озонирование и ультрафиолетовое (УФ) облучение. Каждая из этих технологий обладает преимуществами и недостатками по приемлемости в технологическом процессе, характеру воздействия на воду и его последствиям, экономической эффективности, возможностям и затратам на внедрение технологии в существующие системы водоочистки. Выбор конкретной технологии должен основываться на комплексном анализе этих преимуществ и недостатков с гигиенической, технико-эксплуатационной и экономической точек зрения.

       Каждая  из технологий (хлорирование, озонирование, УФ-облучение), если она применяется  в соответствии с нормами, может  обеспечить необходимую степень  инактивации бактерий, в частности, по индикаторным бактериям группы кишечной палочки и общему микробному числу.

       Известно, что хлорирование является наименее эффективным по отношению к вирусам. Проведенные в последнее время  исследования доказали, что традиционные схемы хлорирования во многих случаях не являются барьером на пути проникновения вирусов в питьевую воду.

       Озон  и ультрафиолет имеют достаточно высокий вируцидный эффект при реальных для практики дозах: озон 0,5-0,8 мг/л  при контакте 12 мин, ультрафиолет при  дозе 16-40 мДж/см².

       По  отношению к цистам патогенных простейших высокую степень очистки не обеспечивает ни один из методов обеззараживания. Для удаления этих микроорганизмов  рекомендуется сочетать процессы обеззараживания  с процессами снижения мутности (коагуляцией, отстаиванием, фильтрацией).

       Важным  моментом при определении схемы  очистки является возможность повторного роста микроорганизмов после  процесса дезинфекции. Хлорирование в  общем случае обеспечивает консервацию  воды после обеззараживания, однако следует подчеркнуть, что остаточный хлор в дозах 0,3-0,5 мг/л не является барьером при вторичном загрязнении питьевой воды.

       Еще более остра эта проблема для  озонирования. В целом ряде исследований, выполненных в последние годы, было установлено, что в результате действия озона на органические соединения последние переходят из биологически устойчивых форм в биоразлагаемые, которые затем легко усваиваются микроорганизмами. Сравнительный анализ показал, что после озонирования часто наблюдается значительный рост бактерий, в то время как в хлорированной воде данный рост не отмечался. Повторный рост микроорганизмов вынудил в ряде случаев либо отказаться вообще от озонирования, либо ввести дополнительное остаточное хлорирование. Однако применение хлорирования вслед за озонированием также имеет свои проблемы. Образующиеся в результате озонирования кислоты и альдегиды могут являться инициаторами образования хлорорганических соединений при последующем хлорировании.

       Важно подчеркнуть, что при использовании  любого из методов обеззараживания воды надежным гарантом предупреждения вторичного загрязнения и бактериального заражения питьевой воды может служить лишь надлежащее санитарно-техническое состояние водопроводной сети и связанного с нею оборудования.[3]

       Одной из основных причин, из-за которых применимость традиционного метода обеззараживания хлором ставится сейчас под сомнение, является образование в воде под действием хлора хлорорганических соединений. Хлорорганические соединения по данным многочисленных исследований по отношению к человеку обладают высокой токсичностью, мутагенностью и канцерогенностью. Хлорирование сточных вод перед сбросом в водоемы приводит к тому, что хлорпроизводные и остаточный хлор, попадая в естественные водоемы, оказывают отрицательное воздействие на различные водные организмы, вызывая у них серьезные физиологические изменения и даже их гибель. Кроме того, хлорорганические соединения являются и загрязнителями питьевой воды, так как, обладая высокой стойкостью, вызывают загрязнение рек на значительных расстояниях вниз по течению, практически не извлекаясь в процессе водоподготовки.

       Считается, что озонирование является экологически более чистой технологией. Однако при  озонировании также возможно образование  побочных продуктов, классифицируемых нормативами как токсичные. При этом перечень таких продуктов не меньше, чем в случае хлорирования. К ним относятся броматы, альдегиды, кетоны, карбоновые кислоты, хиноны, фенолы и другие гидроксилированные и алифатические ароматические соединения. Безвредность продуктов разложения органических веществ, образующихся в результате озонирования, требует серьезных исследований.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Хлорирование  воды

       Хлорирование  воды – обработка воды хлором и  его соединениями. Наиболее распространенный способ обеззараживания питьевой воды; основан на способности свободного хлора и его соединений угнетать ферментные системы микробов, катализирующие окислительно-восстановительные процессы. Для обеззараживания питьевой воды применяют хлор, двуокись хлора, хлорамин и хлорную известь. Необходимая доза препарата устанавливается пробным хлорированием воды: она определяется хлорпоглощаемостью воды (количество хлора, необходимое для связывания главным образом содержащихся  в воде органических соединений). Хлор вводят с избытком (остаточный хлор) с целью уничтожения микробов, попадающих в воду после её хлорирования. Содержание остаточного свободного хлора через 30 мин после хлорирования воды должно быть не менее 0,3 мг/л. В некоторых случаях проводят двойное хлорирование воды – до очистки (предварительное хлорирование воды) и после неё (заключительное хлорирование воды); при наличии в воде веществ, которые после хлорирования воды могут придать ей неприятный запах и привкус, воду до хлорирования обрабатывают аммиаком или аммонийными солями.[4]

       Хлорирование воды применяют и для обеззараживания питьевой воды в полевых условиях; наиболее надежен метод суперхлорирования, обеспечивающий избыток активного хлора не менее 10 мг/л при экспозиции не менее 30 мин. Суперхлорирование применяется и для обеззараживания воды в системах централизованного водоснабжения при эпидемиологических показаниях. После суперхлорирования проводится дехлорирование – устранение избыточного хлора физическими или химическими методами.

       Хлорирование  воды применяют также для обеззараживания сточных вод, воды плавательных бассейнов, обесцвечивания, обезжелезивания производственных вод и пр.