terč: Studium metod čištění, dezinfekce a zlepšování kvality pitné vody.
Plán lekce
1. Klasifikace a charakteristika metod čištění vody, dezinfekce vody a speciální metody zlepšování jakosti vody.
2. Laboratorní práce „Stanovení dávky koagulantu pro čištění vody a zkušební chloraci vody“, řešení situačních problémů pro defluoridaci a fluoridaci pitné vody.
Klasifikace a charakteristika metod čištění vod
Metody čištění vody se dělí na fyzikální (sedimentace a filtrace) a chemické (koagulace).
Usazování a filtrace umožňuje odstranit hrubý zákal (písek, vajíčka helmintů, částečně mikroorganismy a organické zbytky).
Koagulace následná filtrace umožňuje odstranit koloidní suspenzi a tím vodu čistit, snížit barvu, tvrdost a koncentraci fluoridů ve vodě. Ke srážení se používají koagulanty samotné, které způsobují slepování částic, agregaci a usazování agregátů ve formě vloček a hrudek, což je doprovázeno adsorpcí organických nečistot, mikroorganismů, vajíček helmintů atd. koagulanty používají se soli vícemocných kovů (železo a hliník) – síran hlinitý, oxid hlinitý (jíl obsahující oxid hlinitý), které při interakci s vodou tvoří amfoterní hydroxidy ve formě želatinových vloček. Zbytková množství síranu hlinitého jsou hygienicky standardizována, protože rozpustné sloučeniny hliníku při nadměrném vnášení do těla s vodou nepříznivě ovlivňují centrální nervový systém, červenou a bílou krev a acidobazickou rovnováhu (MPC = 0,5 mg/l). Tak jako flokulantyPro usnadnění a urychlení koagulačního procesu se používají ve vodě rozpustné vysokomolekulární sloučeniny, např. polyakrylamid (zbytková maximální přípustná koncentrace = 2 mg/l).
Metody dezinfekce vody
Metody dezinfekce vody se dělí na fyzikální (bez činidla) a chemické (činidlo).
Nereagenční metody dezinfekce voda: vaření, úprava ultrafialovým (UV) zářením, gama zářením, ultrazvukem, vysokofrekvenčním elektrickým proudem atd. Nereagenční metody mají výhody, protože nevedou k tvorbě zbytkových škodlivých látek ve vodě.
Vaří se do 30 min. Používá se v místním zásobování vodou a způsobuje nejen úhyn vegetativních forem, ke kterému dochází již při 80 0 C po dobu 30 sekund, ale také spór mikroorganismů.
Dezinfekce vody krátkovlnné UV záření (=250-260 nm) v důsledku fotochemického rozkladu proteinových složek membrán bakteriálních buněk, vibrií a vajíček helmintů způsobuje rychlou smrt vegetativních forem a spor mikroorganismů, virů a vajíček hlístů, které jsou odolné vůči chlóru. Omezení – metoda se nepoužívá pro vodu s vysokým zákalem, barvou a obsahující soli železa.
Reagenční metody dezinfekce voda: úprava ionty stříbra, ozonizace, chlorace.
Léčba ionty stříbra vede k inaktivaci enzymů v protoplazmě bakteriálních buněk, ztrátě schopnosti reprodukce a postupné smrti. Stříbření vody lze provádět různými způsoby: filtrací vody přes písek upravený stříbrnými solemi; elektrolýza vody stříbrnou anodou po dobu 2 hodin, která vede k přechodu kationtů stříbra na vodu. Výhodou této metody je dlouhodobé skladování postříbřené vody. Omezení – metoda se nepoužívá pro vodu s vysokým obsahem suspendovaných organických látek a iontů chlóru.
Ozonace na bázi oxidace organických látek a dalších látek znečišťujících vodu ozonem O3 – alotropní modifikace kyslíku, která má vyšší oxidační potenciál a 15x větší rozpustnost. Ozon je spotřebován ve větší míře na oxidaci organických a snadno oxidovatelných anorganických látek než na dezinfekci. Doba potřebná pro dezinfekci ozonem je 1-2 minuty. Aplikovaná dávka ozonu je 0,5-0,6 mg/l. Předpokladem ozonizace je vytvoření zbytkového množství ozonu ve vodě (0,1-0,3 mg/l) k zamezení růstu a množení patogenních mikroorganismů. Výhodou metody je absence zbytkových látek, deodorizace vody, odstranění barvy, krátká reakční doba a zničení virů. Metoda však vyžaduje levné zdroje elektřiny, protože směs ozonu a vzduchu se vyrábí energeticky náročným procesem – „tichým“ elektrickým výbojem na ozonizéru.
Chlorace – nejdostupnější a nejlevnější způsob dezinfekce. Chlorační činidla se dělí do 2 tříd: 1) Cl aniont (plynný Cl2chloramin, chloraminy B a T, dichloraminy B nebo T); 2) tzv „aktivní chlor“ – chlornanový iont = anion ClO – [chlornan vápenatý Ca(OCl)2, chlornan sodný NaOCl, bělidlo – směs chlornanu vápenatého, chloridu vápenatého, hydroxidu vápenatého a vody]. Baktericidní účinek se vysvětluje působením kyseliny chlorné vzniklé reakcí Cl2 + H2O HOCl + HCl; aktivní chlor: HOCl OCl – + H + a kyselina chlorná HClO2. Dezinfekční mechanismus je spojen s interakcí účinných látek s SH proteiny buněčné stěny bakterií. Nevýhody metody: během chlorace zůstávají životaschopné spory antraxu, patogeny tuberkulózy, vajíčka a larvy helmintů, cysty améb a Burnettova rickettsie.
Dezinfekce vody chlorací vyžaduje předběžné experimentální stanovení koncentrace aktivního chloru v chloračním přípravku (běžně 25-35 %) a absorpci chloru vodou, která závisí na stupni kontaminace vody organickými látkami a mikroorganismy, např. při jejichž oxidaci a dezinfekci se spotřebovává chlór.
Podmínkou účinné chlorace je dodržení doby kontaktu chlorového činidla s vodou a jejími složkami (30 minut v teplém a horkém období, 60 minut v chladu); tvorba zbytkového chloru 0,3-0,5 mg/l. Absorpční kapacita vody ve vodě a koncentrace zbytkového chlóru celkem představují poptávka po chlóru voda.
Omezení používání dezinfekce vody přípravky obsahujícími „aktivní chlór“ se týká vody kontaminované průmyslovými odpadními vodami obsahujícími fenol a další aromatické sloučeniny, které vyžadují „popřeměnovou“ chloraci, vedoucí ke vzniku chlordioxinů – látek, které jsou vysoce toxické a kumulativní v lidském těle. Známkou jejich vzniku je silný „lékárenský“ zápach vody. Aby se zabránilo tvorbě oxidů chloridů při chlorování vody kontaminované průmyslovou odpadní vodou, používá se plynný chlór с předamonizace (předúprava vody čpavkem).
Pokud není možné experimentálně určit absorpční kapacitu vody pro chlór, použijte rechlorační metoda. Rechlorace se provádí nadměrnými dávkami chloračního činidla (obvykle ve stojaté vodě omezeného objemu). Při volbě dávky aktivního chloru zohledněte typ a stupeň znečištění vody ve vodárenském zdroji a epidemickou situaci v oblasti, kde se voda v používaném zdroji shromažďuje (obvykle se dávka pohybuje v rozmezí 10-20 mg aktivní chlór na 1 litr vody).
K získání pitné vody se používají metody čištění (čeření), dezinfekce a speciální úpravy pomocí činidel. Zbytková množství činidel a látek vznikajících při úpravě vody jsou hygienicky standardizována (tab. 33).
