Для обеззараживания воды используют в основном два метода:
1) обработка воды сильными окислителями (хлор, озон, перманганат калия, перекись водорода и др.);
2) воздействие на воду ультрафиолетовыми лучами.
Чаще всего в качестве обеззараживающих агентов используют хлор либо его соединения: диоксид хлора, гипохлориты натрия и кальция, хлорную известь, хлора мины.
Необходимую дозу хлора принимают на основании пробного хлорирования, по результатам которого строят график хлоропоглощаемости воды. Задаваясь требуемой концентрацией остаточного свободного хлора, по этому графику определяют бактерицидную дозу хлора. Для обеззараживания обработанной воды поверхностных источников обычно требуется доза хлора 2—3 мг/дм3.
Контакт прошедшей очистку воды с хлором должен осуществляться не менее 1 ч, при этом концентрация остаточного свободного хлора в местах ближайшего водоразбора должна быть 0,3-0,5 мг/дм3.
На эффективность бактерицидного действия хлора большое влияние оказывает режим смешения его с водой: при быстром распределении реагента во всем объеме воды обеззараживание происходит мгновенно. Поэтому в резервуарах чистой воды должна быть обеспечена постоянная циркуляция и полный обмен воды должен происходить не более чем за 5 суток при температуре 18°С и не более чем за 10 суток при более низких температурах.
Вариант обеззараживания хлорированием с аммонизацией применяют в двух случаях:
- для снижения запаха воды и
- для консервации остаточной концентрации хлора на более длительный период.
Аммонизацию проводят до ввода хлора, если вода содержит фенолы или другие органические соединения.
Контроль дозы реагентов производят по расходу хлора и аммиака и по остаточному хлору (свободному или связанному в зависимости от режима хлорирования). Каждую смену взвешивают бочки или баллоны с реагентом и таким образом определяют его расход за смену. Гидробиологический анализ обеззараженной воды проводят обычно 1 раз в сутки. Бактериологические показатели в очищенной воде определяют не реже двух раз в сутки. Остаточную концентрацию хлора в воде, подаваемой из резервуаров чистой воды, определяют каждый час.
Наиболее эффективный режим хлорирования воды можно обеспечить, если дозу хлора корректировать по свободному хлору в обрабатываемой воде. Это самый простой способ учета реальной хлорпоглощаемости данной воды.
О3 и КМnО4 – более сильные окислители, чем хлор. Необходимые дозы озона для обеззараживания подземных вод не должны превышать 0,75–1 мг/дм3, а для фильтрованной воды – 1–3 мг/дм3. Продолжительность контакта озона с водой зависит от ряда факторов: качества воды, температуры, концентрации озона в озоно-воздушной смеси, конструкции смесителя, но в среднем составляет 5—20 мин. Для правильного ведения технологического процесса озонирования контролируют расход поступающей на озонирование воды, концентрацию озона в озоно-воздушной смеси после озонаторов и при выбросе в атмосферу, а также содержание остаточного озона в воде после смесителей.
Для контроля содержания озона в воде станции водоподготовки снабжают различного типа анализаторами, действие которых основывается на методах вольтамперметрии, спектрофотометрии и хемилюминесценции.
В анализаторах, работа которых основывается на принципе вольтамперметрии и которые включают поляризованные гальванопары (например, Cu/Au, Cu/Pt, Pt/Au, Ni/Ag и др.), производится сравнение сигналов изменения силы тока при пропуске через электроды воды до и после озонирования, т.е. когда окислителем осуществляется деполяризация электродов.
Так как озон в ряде растворителей (фреоне, четыреххлористом углероде и т.д.) довольно стабилен, то его концентрацию можно измерять в растворах данных веществ способом спектрофотометрии. Чувствительность метода может составить порядка 10-4–10-5 моль/дм3. Однако применение этого метода ограничено. Основной его недостаток состоит в подборе способов компенсации поглощения излучения растворителем, которое в условиях опыта может быть велико (т.е. может превышать поглощение, обусловленное наличием озона).
Известны конструкции газоанализаторов, в основу действия которых положен способ измерения интенсивности хемилюминесцентного свечения, возникающего при реакции растворенного в воде озона с реактивом. Прибор, как правило, имеет выход на автоматически записывающий потенциометр, шкала которого отградуирована в единицах концентрации остаточного в воде озона.
Концентрацию озона в озоно-воздушной смеси контролируют озонометром, построенным на базе газоанализатора ртутных паров. Принцип действия его основан на свойстве озона поглощать ультрафиолетовые лучи.
При применении КМnО4 необходимо исключить опасность попадания в очищенную воду остаточного марганца сверх предельной его концентрации, равной 0,1 мг/дм3.
Перекись водорода Н2О2 бактерицидна по отношению к возбудителям кишечных заболеваний. Обеззараживающий эффект Н2О2 в отношении бактерий достигается дозой 3–10 мг/дм3, в отношении вирусов — 6–10 мг/дм3 и спор – 100 мг/дм3.
Ультрафиолетовые лучи с длиной волн 220-280 нм действуют на бактерии губительно. Бактерицидное действие ультразвуковых колебаний возрастает с увеличением интенсивности ультразвукового поля и продолжительности воздействия его на воду. Качество облучения контролируют обычными бактериологическими анализами.