Пользовательский поиск

Системы очистки воды - методы и современные технологии

Передвижные системы очистки воды (известные также как системы очистки воды в точке использования) и обеззараживания воды в полевых условиях – это автономные блоки, которые могут использовать любители отдыха на природе, военнослужащие, сурвивалисты и другие люди, которым приходиться добывать питьевую воду из необработанных источников воды (например, рек, озер и др.). Эти персональные устройства применяются для того, чтобы нехлорированная вода стала пригодной для питья (безопасной и вкусной).

Продолжение ниже

Вода – минеральная и питьевая, холодная и ледяная – всё о воде

Древнегреческий философ Эмпедокл заявлял, что вода является одним из четырех классических элементов наряду с огнем, землей и воздухом, и она считалась илемом или основным веществом Вселенной....

Читать дальше...

всё на эту тему


Многие имеющиеся в продаже системы очистки воды или химические добавки доступны для туризма, кемпингов и поездок в удаленные регионы. Эти устройства используются не только для удаленной или сельской местности, но также и для очистки безопасной муниципальной воды с целью улучшения вкусовых качеств, устраняя хлор, неприятный привкус, запахи и такие тяжелые металлы, как свинец и ртуть.

Опасности питьевой воды

Большие реки могут быть загрязнены очищенными сточными водами, поверхностными стоками или промышленными загрязнителями из источников, находящихся далеко вверх по течению. Тем не менее, даже воды небольших ручьев, родников и колодцев могут загрязняться отходами животноводства и патогенами. Нередко вверх по течению встречаются и мертвые животные. В большинстве регионов мира источники воды могут быть загрязнены бактериями, простейшими организмами или паразитными червями от отходов жизнедеятельности людей и животных, либо патогенными организмами, которые используют другие организмы в качестве промежуточного хозяина. Болезнетворные штаммы кишечной палочки быстро выживают за пределами тела, инфицируя новых хозяев.

Кишечные лямблии и криптоспоридии, вызывающие диарею, являются распространенными патогенными организмами. В отдаленных сельских районах США и Канады они иногда присутствуют в достаточном количестве, оправдывающем необходимость очистки воды для пеших туристов, хотя это породило некоторые разногласия. На Гавайях и в других тропических регионах другой возможной проблемой воды являются лептоспиры.

Реже в развитых странах встречаются такие организмы, как холерный вибрион, вызывающий холеру, и различные штаммы сальмонеллы, которые вызывают брюшной тиф и напоминающие брюшной тиф заболевания. В источниках воды также можно обнаружить патогенные вирусы. Личинки трематод особенно опасны на участках, где часто бывают овцы, олени или крупный рогатый скот. Если проглотить эти микроскопические личинки, они могут образовывать в мозге или печени опасные для жизни кисты. Эта опасность распространяется и на растения, произрастающие в воде или вблизи нее, включая часто употребляемый в пищу кресс водяной.

Техники очистки воды

Кипячение

Кипячение воды убивает бактерии, а также другие болезнетворные микроорганизмы, такие как лямблии и криптоспоридии, которые часто встречаются в реках и озерах. Хотя на высоких возвышенностях, где падает точка кипения воды, требуется дополнительное время кипячения. Температура воды свыше 70 °C (158 °F) уничтожит все патогенные организмы в течение 30 минут, выше 85 °C (185 °F) – в течение нескольких минут, а при точке кипения 100 °C (212 °F) будет уничтожено большинство патогенов, за исключением определенных патогенов и их спор, которые должны нагреваться до 118 °C (244 °F) (например, возбудитель ботулизма – клостридиум ботулинум). Это может быть достигнуто посредством использования скороварки, так как при обычном кипячении воды она не нагревается выше 100 °C (212 °F) на уровне моря. Следует отметить, что не все загрязнители удаляются из воды при кипячении, даже и в скороварке. Кипячение воды не может устранить ни химикаты, точка кипения которых на уровне или выше 100 °C (212 °F), ни загрязнения тяжелыми металлами, например, загрязнителями коллоидных металлов. Активированный уголь может удалить многие загрязнители из воды, но не может уничтожить патогенные организмы. Комбинация повторяющегося кипячения воды в течение одной минуты при стандартном атмосферном давлении (то есть не в скороварке) плюс фильтрация активированным углем может нейтрализовать большую часть патогенных организмов и загрязнителей.

Фильтрация воды

В продаже имеются переносные насосные фильтры для воды с керамическими фильтрами, которые фильтруют от 5000 до 50000 литров воды на картридж, удаляя патогенные организмы в диапазоне менее 0,2–0,3 микрометров (µm). Некоторые также применяют фильтрацию воды активированным углем. Большинство фильтров для воды этого типа устраняют большую часть бактерий и простейших, таких как криптоспоридии и кишечные лямблии, но не вирусы, за исключением очень больших с диаметром 0,3 микрона и более. Поэтому после фильтрации по-прежнему требуется проводить обеззараживание воды химикатами или ультрафиолетовым светом.

Стоит отметить, что не все бактерии удаляются фильтрами насоса 0,2 микрон (микрометра); например, штаммы таких угроз как лептоспиры (которые могут вызвать лептоспироз) достаточно тонкие, чтобы пройти через фильтр 0,2 микрон. Для устранения недостатков насосных фильтров для воды применяются эффективные химические добавки, включая хлор, диоксид хлора, йод и гипохлорит натрия (отбеливатель). На рынке имелись полимерные и керамические фильтры, которые объединяли последующую очистку воды йодом в своих фильтрующих элементах, чтобы уничтожить вирусы и более мелкие бактерии, которые нельзя отфильтровать, но большая их часть исчезла из-за неприятного вкуса, возникающего после очистки воды, а также возможным неблагоприятным воздействием на организм из-за потребления йода в течение продолжительного периода времени.

В то время как фильтрующие элементы, пока они новые, прекрасно справляются с большинством бактерий и грибковыми загрязнителями питьевой воды, сами элементы могут стать участками колонизации. За последние годы некоторые фильтры были усовершенствованы посредством нанесения наночастиц серебра на керамический элемент и/или активированный уголь для подавления роста числа патогенных организмов.

В конце 80-х годов изначально для армии были разработаны маленькие фильтры обратного осмоса с ручным насосом для использования в качестве снаряжения для выживания, например, для добавления к надувным спасательным плотам на самолетах. Доступны и гражданские версии. Вместо применения статического давления линии воды для проталкивания воды через фильтр давление обеспечивается насосом, управляемым вручную, который аналогичен внешне и функционально механическому заправочному шприцу. С этими устройствами можно получать питьевую воду из морской воды.

Фильтрация активированным углем

Фильтрация воды гранулированным активированным углем использует форму активированного угля с большой площадью поверхности и поглощает многие смеси, в том числе многие токсичные. Вода, обработанная активированным углем, обычно проходит и через фильтр с ручным насосом для борьбы с органическим загрязнением, привкусом или нежелательными запахами.

Фильтрация воды активированным углем обычно не используется в качестве основной техники очистки в переносных системах очистки воды, а скорее как дополнительное средство для другой техники очистки. Она чаще всего выполняется для предварительной или последующей фильтрации, отдельно от керамического фильтра, и в любом случае перед тем, как добавить химические обеззараживающие вещества, используемые, чтобы контролировать бактерии и вирусы, которые фильтры не могут удалить из воды.

Активированный уголь может удалить хлор из обработанной воды, удаляя любую остаточную защиту против патогенных организмов в воде, и в целом он не должен использоваться без тщательной предусмотрительности после химического обеззараживания в переносных системах очистки воды. Керамические/угольные фильтры с размерами ячеек 0,5 мм или менее превосходны для удаления бактерий и кист, а также химикатов из воды.

Химическое обеззараживание

Йод, используемый для очистки воды, обычно добавляется к воде в виде раствора, в кристаллической форме или в таблетках, содержащих гидропериодид тетраглицина, который выделяет 8 мг йода на таблетку для адаптации к хроническому потреблению гидропериодида тетраглицина. Йод убивает не все, но многие наиболее распространенные патогенные организмы, присутствующие в природных источниках свежей воды. Введение йода для очистки воды является неидеальным, зато легким способом для тех кому, нужна очистка питьевой воды в полевых условиях.

В магазинах для кемпинга можно найти комплекты, которые продаются под названием «Potable Aqua Plus», включающие таблетку йода и вторую таблетку (витамин С или аскорбиновую кислоту), которая устранит привкус йода из воды после обеззараживания. Добавление витамина С в форме таблетки или ароматизированного порошка для приготовления напитка осаждает большую часть йода в растворе, поэтому его не следует добавлять до тех пор, пока не пройдет достаточно времени для действия йода. Для относительно чистой теплой воды этот период составляет 30 минут, но если вода мутная или холодная, времени потребуется значительно больше.

Питьевая вода, обработанная йодом, таблетками, содержащими гидропериодид тетраглицина, также уменьшает поглощение радиоактивного йода человеком до 2% от имеющегося в противном случае количества. Это может стать важным фактором, над которым стоит подумать для очистки воды в условиях выживания после ядерного события. Если йод выведен в растворе в осадок, тогда при питье воды в растворе меньше йода. Кроме того количество йода в одной таблетке недостаточно для блокировки поглощения. Гидропериодид тетраглицина поддерживает его эффективность в течение неограниченного времени до открытия сосуда; хотя некоторые изготовители предлагают не использовать таблетки дольше трех месяцев после первоначального открытия сосуда, ведь срок хранения, действительно, очень долгий, при условии если контейнер немедленно запечатывается каждый раз после того, как открывается.

Потенциально более дешевой альтернативой таблеткам для очистки воды на основе йода является применение йодных кристаллов, продаваемых обычно под маркой «Polar Pure». Небольшое количество воды наливается в маленькую стеклянную бутылку, содержащую 7,075 г йодных кристаллов, встряхивается и после 60 минут ожидания необходимое количество жидкого раствора выливается в более крупный источник необработанной воды, такой как фляга. После 20 минут (это период дольше, если обрабатывается холодная, а не теплая вода) из обработанной воды получается питьевая.

Преимущество использования йодных кристаллов состоит только в том, что при каждом использовании из йодных кристаллов растворяется небольшое количество йода, таким образом, посредством этого метода маленькой бутылочкой кристаллов можно обработать очень большое количество воды, около 2000 литров (500 галлонов). Используя это метод, следует избегать проглатывания йодных кристаллов при питье воды. В отличие от таблеток гидропериодида тетраглицина йодные кристаллы по существу имеют неограниченный срок хранения, если их не оставлять на воздухе в течение долгого периода времени и держать под водой. (Йодные кристаллы сублимируются при нахождении на открытом воздухе в течение долгого времени).

То, что йодными кристаллами при малых затратах можно очистить большое количество воды, делает эту технику особенно прибыльной для пунктов употребления или для аварийных методов очистки воды, которые предназначены для более долгого применения по сравнению со сроком годности гидропериодида тетраглицина. Следует позаботиться о том, чтобы предотвратить при холодных климатических условиях замерзание покрытой водой бутылки с йодными кристаллами.

Некогда для очистки воды были популярны таблетки халазона на основе хлора. Хлор в три раза более эффективен в качестве дезинфицирующего средства против кишечной палочки, чем эквивалентная концентрация йода. Поэтому таблетки халазона широко использовались американскими солдатами для очистки воды во время Второй Мировой Войны, и их даже включали в боевые комплекты вплоть до 1945 г. Основным ограничением таблеток халазона был очень короткий срок хранения открытых бутылок с халазоном, обычно 3 дня или меньше, в отличие от таблеток на основе йода, открытая бутылка с которыми хранилась 3 месяца.

Дихлоризоцианурат натрия значительно вытеснил таблетки халазона для нескольких доступных сегодня видов таблеток на основе хлора для очистки воды. Название дихлоризоцианурата натрия было сведено до аббревиатуры NaDCC, и сам он был сжат бурнокипящими солями, обычно это адипиновая кислота и бикарбонат натрия, для формирования быстрорастворимых таблеток. Разбавляемый в пропорции 10 частей на миллион имеющийся хлор (ppm av.cl), когда вода слегка загрязнена, и 20ppm, когда имеются видимые признаки загрязнения воды. Хлорные отбеливающие таблетки дают более стабильную платформу для обеззараживания воды, чем жидкий отбеливатель (гипохлорит натрия), так как жидкий вариант имеет тенденцию к ухудшению с возрастом и дает неконтролируемый результат, пока не будут проведены проверки, которые проводятся обычно в другом месте.

До сих пор, несмотря на то, что переносные системы очистки воды на основе хлора теряют популярность по сравнению с таблеточной формой, как в случае с таблетками халазона, отбеливатель на основе хлора может безопасно использоваться для краткосрочного аварийного обеззараживания воды. Можно добавить две капли 5% отбеливателя без запаха на литр чистой воды, а затем оставить сосуд с ней закрытым на период от 30 до 60 минут. После очистки воды таким образом ее можно оставить открытой для уменьшения запаха и привкуса хлора.

В интернете можно найти рекомендации по эффективному аварийному использованию отбеливателя для превращения необработанной воды в пригодную для питья. Центры контроля и предотвращения заболеваний (CDC) и Международные центры услуг для населения (PSI) рекламируют аналогичный продукт (0,5% - 1,5% раствор гипохлорита натрия) как часть своей стратегии Системы безопасной воды (SWS). Этот продукт продается в развивающихся странах под местными марками специально с целью обеззараживания питьевой воды (CDC: SWSPSI: SWS).

Ни хлор (например, отбеливатель), ни йод сами по себе не могут считаться полностью эффективными средствами против криптоспоридии, хотя они и частично эффективны против лямблии. Йоду должно понадобиться, по крайней мере, 30 минут для уничтожения лямблий. Считается, что хлор действует немного лучше против лямблий, чем йод. Более полным полевым решением очистки воды, которое включает химические обеззараживающие вещества, является предварительная фильтрация воды насосным фильтром с керамическим картриджем 0,2 микрон, за которой следует очистка воды йодом или хлором, тем самым отфильтровывается криптоспоридия, лямблии и большая часть бактерий наряду с вирусами и бактериями, которые фильтр с из воды удалить не может. В некоторых случаях эта комбинация даже потенциально более эффективна, чем переносные электронные системы обеззараживания на основе очистки воды ультрафиолетом, такие как УФ переносной очиститель воды «SteriPEN».

Альтернативой препаратам на основе йода в некоторых случаях являются таблетки или капли на основе ионов серебра/диоксида хлора. Продаваемые под марками «Micropur Forte», «Aquamira» и «Pristine» растворы для очистки воды могут обеззараживать более эффективно, чем основанные на йоде техники, почти не оставляя какого-либо заметного привкуса в воде. При правильном использовании дезинфицирующие вещества на основе ионов серебра/диоксида хлора убивают криптоспоридиии и лямблии. Основным недостатком техник на основе ионов серебра/диоксида хлора является долгое время очистки воды (в целом от 30 минут до 4 часов, в зависимости от используемой формулы). Другая проблема – это возможное отложение и накопление смесей серебра в тканях организма, что приводит к редкому состоянию, называемому аргирозом, которое проявляется в постоянной обезображивающей голубоватой пигментации кожи, глаз и слизистых оболочек. Стоимость очистки воды диоксидом хлора почти в четыре раза выше, чем обработка воды йодом.

Очистка воды ультрафиолетом

Ультрафиолетовый (УФ) свет вызывает формирование ковалентных связей в ДНК, предотвращая тем самым размножение микробов. Без размножения микробы становятся значительно менее опасными. Бактерицидный УФ-С свет в коротком диапазоне длины волны 100-280 нм воздействует на тимин, один из четырех базовых нуклеотидов в ДНК. Когда бактерицидный УФ фотон поглощается молекулой тимина, которая соседствует с другой молекулой тимина в цепочке ДНК, между молекулами создается ковалентная связь или димер. Этот димер тимина предотвращает «считывание» и копирование ДНК энзимами, нейтрализуя тем самым микроб.

Для этой технологии по-прежнему имеются ограничения. Помутнение воды (т.е. количество взвешенных и коллоидных твердых частиц, содержащихся в обрабатываемой воде) должно быть низким, исходя из того, что вода должна быть чистой для эффективной УФ очистки. Кроме того, в воде, очищаемой ультрафиолетом, все еще присутствуют микробы, только их средства для размножения «отключены». В случае если такая обработанная ультрафиолетом вода, содержащая нейтрализованные микробы, выставляется на видимый свет (особенно при длине волны света более 330-500 нм) в течение значительного периода времени, протекает процесс, известный как фотореактивация, при котором растет возможность для восстановления повреждений ДНК для размножения бактерий, что потенциально делает их более способными к воспроизводству и вызыванию болезней. Поэтому после очистки воды ультрафиолетом ее нельзя выставлять на видимый свет на значительный период времени после обработки УФ, чтобы избежать проглатывания реактивированных и опасных микробов. Для долгосрочного использования следует позаботиться о вопросе приобретения батарей для питания переносных систем очистки воды ультрафиолетом.

Другой проблемой передвижных систем очистки воды ультрафиолетом является то, что патогенные организмы в сотни раз менее восприимчивы к УФ лучам, чем другие. Кисты простейших считались одними из самых нечувствительных, однако недавние исследования доказали обратное, продемонстрировав, что криптоспоридии и лямблии обезвреживаются посредством дозы УФ около 6 МДж/см2. Однако, правила Управления по охране окружающей среды США и другие исследования показывают, что именно вирусы являются ограничивающим фактором при обработки ультрафиолетом, требуя дозу в 10-30 раз больше, чем лямблии или криптоспоридии. Более того, исследования показали, что дозы УФ, которые обеспечивают обычные переносные блоки УФ, эффективны для уничтожения лямблий, при чем признаки восстановления и реактивации кист отсутствуют.

К счастью, лямблия относится к патогенам, которые легче всего отфильтровать из воды. Эффективный двухэтапный метод очистки воды, обеспечивающий большую защиту, чем очистка ультрафиолетом, состоит в том, чтобы отфильтровать сначала воду сомнительного качества, удалив тем самым большую часть патогенов, перед тем как применить очистку УФ.

Солнечное обеззараживание воды

При солнечном обеззараживании воды (SODIS) микробы уничтожаются температурой и УФ-А излучением от солнца. Вода помещается в прозрачные ПЭТ бутылки, которые сначала окисляются посредством взбалтывания частично заполненных и закрытых крышками бутылок, перед тем как наполнить их полностью. Полностью наполненные водой и закрытые крышками бутылки выставляются на солнечный свет, предпочтительно на рифленую металлическую крышу, при этом их слегка наклоняют, чтобы максимально подвергнуть солнечному излучению.

На практике, бутылки воды выставляются на яркий солнечный свет на шесть часов или на частичный свет на два дня, в зависимости от погодных условий с частично пасмурными днями, что увеличивает температуру и дозу солнечного излучения воды в бутылках, убивая почти все микробы, которые могут присутствовать. Комбинация двух эффектов (УФ-А и тепло) обеспечивает простой метод очистки воды для использования в тропических развивающихся странах или в условиях выживания.

Использование стеклянных бутылок не может обеспечить ту же степень очистки воды методом SODIS, как использование ПЭТ бутылок. Это происходит, потому что большинство стеклянных бутылок не прозрачные или темные для длины волны солнечного света, требующейся для успешного УФ обеззараживания от солнечного спектра для работы метода SODIS. К тому же стеклянные бутылки обычно толще, чем ПЭТ бутылки, что впоследствии снижает дозу УФ-А в воде внутри стеклянных бутылок по сравнению с ПЭТ бутылками. В тех случаях, когда УФ-А блокируется или снижается, обычно работает только нагревательный эффект без достаточного облучения воды ультрафиолетом при использовании стеклянных бутылок, потенциально оставляя в воде опасное количество бактериальных и вирусных организмов.

Солнечное опреснение

При солнечной дистилляции воды может использоваться легко транспортируемый дистиллятор промышленного производства, который часто называют солнечным опреснителем, но он происходит из самодельного дистиллятора, который можно легко изготовить из имеющихся компонентов. Обычно его помещают над маленькой ямкой, выкапываемой в земле. Солнечный опреснитель полагается на солнечный свет для подогрева и выпаривания очищаемой воды. Водяной пар конденсируется, обычно это происходит на пластиковой пластине, подвешенной, как перевернутый конус, и стекает в сборник, расположенный под его центром. Для более продолжительного использования в сборник воды под перевернутым конусом иногда прокладывается тонкая трубка или шланг, что позволяет повторное удаление воды, не повреждая перевернутый конус, над которым конденсируется вода.

Это потенциально важный метод для предотвращения выхода влаги в атмосферный воздух, как это может произойти в пустыне, если перевернутый конус снимать каждый раз при удалении дистиллированной воды из сборника. Альтернативный метод, основанный на той же технике, состоит в привязывании пластикового мешка на ветке растения для задержки воды, выделенной растением в процессе фотосинтеза. Следует отметить, что в то время как солнечный опреснитель воды излучает УФ и инфракрасные лучи, как и SODIS, наряду с использованием пластиковых материалов (покрытие в месте ПЭТ бутылки), солнечный опреснитель полагается на абсолютно другой механизм работы, и два метода путать не следует. В условиях экстремального выживания солнечный опреснитель можно использовать для приготовления безопасной питьевой воды из обычно неподходящих источников, например, собственной мочи или даже морской воды.

Самодельные фильтры для воды

Фильтры для воды можно изготовить на месте, используя такие местные материалы, как трава, древесный уголь (например, от дров, сожженных специальным образом). Такие фильтры для воды часто используют солдаты и поклонники отдыха на природе. Благодаря низкой стоимости любой может их изготовить и использовать. Печально, что такие фильтры мало что делают, если вообще что-то делают, для уменьшения бактерий и других опасных компонентов и могут дать ложное чувство уверенности в том, что вода, полученная таким образом, пригодна для питья. Используя метод очистки воды фильтрами, изготовленными из подручных материалов, ее следует затем прокипятить для обеспечения безопасного употребления.

Предотвращение загрязнения воды

Только в очень часто посещаемой дикой местности рекомендуется упаковывать все отходы и отвозить их в пункт утилизации, должным образом обозначенный. Отходы человеческой жизнедеятельности зарываются на значительном расстоянии от существующих палаточных лагерей и источников воды (около 70 шагов взрослого человека) для предотвращения загрязнения стоянок и источников, а также снижения риска самозаражения.

Альтернативы

Более популярным решением при использовании метода очистки воды диоксидом хлора является применение генераторов ClO2, однако, использование генераторов диоксида хлора в промышленности неуклонно выходит из моды, так как для работы этих систем, как правило, требуется применение сильных кислот и несколько часов для достижения их полной производительности при низкой эффективности. Требование хранить опасный газ в герметичной камере создает риск, которому некоторые предпочитают не подвергаться.

Более новые системы дозирования показали себя как обеспечивающие более безопасное альтернативное получение ClO2 в растворе и предлагающие огромный скачок эффективности, немедленно преобразовывая около 95%, требуя при этом применение только слабых кислот, одобренных Управлением по контролю за продуктами и медикаментами США. Тем самым предлагается более безопасный метод производства ClO2 без хранения, что показывает себя более эффективным способом очистки воды диоксидом хлора.




© Авторы и рецензенты: редакционный коллектив оздоровительного портала "На здоровье!". Все права защищены.


 
Текст сообщения*
Защита от автоматических сообщений
Загрузить изображение
 

nazdor.ru
На здоровье!
Беременность | Лечение | Энциклопедия | Статьи | Врачи и клиники | Сообщество


О проектеКарта сайта β На здоровье! © 2008—2015
nazdor.ru, nazdor.com
Контакты Наш устав

Рекомендации и мнения, опубликованные на сайте, являются справочными или популярными и предоставляются широкому кругу читателей для обсуждения. Указанная информация не заменяет квалифицированную медицинскую помощь, основанную на истории болезни и результатах диагностики. Обязательно проконсультируйтесь с врачом.

Размещенные на сайте информационные материалы, включая статьи, могут содержать информацию, предназначенную для пользователей старше 18 лет согласно Федеральному закону №436-ФЗ от 29.12.2010 года "О защите детей от информации, причиняющей вред их здоровью и развитию".