Методы дезинфекции сточных вод

Содержание
1. Химическая дезинфекция хлорированием 2. Физическая дезинфекция: мембранная фильтрация 3. Биологическая дезинфекция

Химическая дезинфекция хлорированием

Хлор используется для дезинфекции сточных вод как в газообразной форме (Cl₂), так и в форме гипохлоритных солей. Все формы хлора реагируют с водой, формируя хлорноватистую кислоту (HOCl), которая быстро разлагается, с формированием гипохлоритного иона в соответствии со следующей реакцией:

Формула:

HOCl ↔ OCl⁻ + H⁺
Показательные уровни патогенов
ПатогенЗаболевание или тип инфекцииПоказательные уровни патогеновИнфекционная доза
Бактерии
Shigella spp. Дизентерия104 - 106 организмов/100 мл180
Salmonella sp. Брюшной тиф и гастроэнтерит104 - 106 организмов/100 мл104 - 106
Escherichia coliГастроэнтерит104 - 106 организмов/100 мл106 – 110
Campylobacter spp.Гастроэнтерит104 - 106 организмов/100 мл103 – 107
Vibrio spp.Холера104 - 106 организмов/100 мл103 – 107
Mycobacterium spp.Болезнь Йохана104 - 106 организмов/100 мл103 – 107
Вирусы
ПолиовирусПаралич101 - 104 вирусов/л 1 - 10
ЭховирусГастроэнтерит101 - 104 вирусов/л 1 - 10
Вирус КоксакиМенингит101 - 104 вирусов/л 1 - 10
Гепатит АГепатит101 - 104 вирусов/л 1 - 10
АденовирусРеспираторные заболевания101 - 104 вирусов/л 1 - 10
Вирус НоруолкаГастроэнтерит101 - 104 вирусов/л 1 - 10
РотавирусГастроэнтерит101 - 104 вирусов/л 1 - 10
Простейшие одноклеточные организмы
Giardia spp. Лямблиоз101 - 104 ооцист/л < 10
Cryptosporidium spp. Криптоспоридиоз101 - 104 ооцист/л < 10
Entamoeba spp. Амебная дизентерия101 - 104 ооцист/л < 10
Гельминты
Ascaris spp. Круглый червь101 - 103 яиц/л 1 - 10
Ancylostoma spp. Анкилостома101 - 103 яиц/л 1 - 10
Trichuris spp. Хлыстовик101 - 103 яиц/л 1 - 10
Strongiloides spp. Острица101 - 103 яиц/л 1 - 10
Taenia spp. Ленточный червь у человека101 - 103 яиц/л 1 - 10

В дополнение к HOCl и гипохлоритному иону (OCl⁻), хлор также обнаруживается в таких формах как монохлорамин (NH₂Cl) и дихлорамин (NHCl₂).

Доминирующая форма хлора зависит от сочетания параметров, таких как температура, кислотность и концентрации аммиака. По мере увеличения кислотности, также увеличивается доля гипохлоритного иона относительно хлорноватистой кислоты, а увеличение концентрации аммиака увеличивает содержание монохлорамина.

Знание доминирующей формы хлора в определенном процессе дезинфекции важно. Разные формы обладают разными окислительными возможностями и, соответственно, биологической эффективностью. Процесс хлорной дезинфекции основан, в первую очередь, на окислении стенок клетки, что приводит к растворению (лизису) клетки или подавлении деятельности функциональных участков поверхности клетки. Хлорноватистая кислота (HOCl) имеет наибольшую силу среди четырех основных окисляющих форм.

В дополнение к отличиям в силе окисления между формами хлора, эффективность дезинфекции отличается для разных микроорганизмов. Простейшие одноклеточные организмы, гельминты и вирусы отличаются наибольшей стойкостью, после них следуют бактериальные патогены, с разной стойкостью в зависимости от вида.

Хлор эффективен против энтеральных бактерий, таких как E.coli, однако против других бактериальных организмов отличается меньшей эффективностью. Потому, использование E.coli для оценки эффективности дезинфекции должно учитывать относительные чувствительности разных групп патогенов. Эффективная хлорная дезинфекция зависит от правильного сочетания кислотности, концентрации хлора и времени контакта, а также уровней аммиака и взвешенных твердых частиц. Присутствие восстановителей снижает эффективность хлорирования.

Недостатком хлорной дезинфекции является токсичность свободного и связанного хлора для водных организмов. Существует также потенциал формирования хлор-органических производных. Эти производные требуют особого внимания по причине их склонности к относительной токсичности, стойкости и накапливании в биологических организмах.

Однако, несмотря на видимую возможность формирования таких соединений, эксплуатационные результаты крупных станций очистки сточных вод показывают, что фактические уровни этих соединений в обработанных сточных водах очень низки.

Было продемонстрировано, что технологии дехлорирования позволяют устранить все или общие комбинированные хлорные остатки, оставшиеся от хлорирования. Это достигается использованием химических или естественных процессов (таких как использование отстойников). Однако дехлорирование не оказывает влияния на количества токсичных хлористых органических соединений в конечном стоке.

Химическая дезинфекция озонированием

Дезинфекция озонированием обеспечивается использованием формирующихся свободных радикалов в качестве окислителей. Озонирование более эффективно против вирусов и бактерий по сравнению с хлорированием, однако в условиях, отличных от идеальных, возникают проблемы с эффективностью бактерицидного действия.

Низкая растворимость озона в воде является основным фактором, который в значительной степени снижает его дезинфицирующие свойства и любой произведенный остаточный озон быстро разлагается по причине его реактивной природы. Отсутствие устойчивого остатка также может быть расценено как недостаток, так как это может позволить повторный рост бактерий и усложнить измерение эффективности процесса дезинфекции.