Использование бактерий человеком в промышленности, медицине, производстве, сельском хозяйстве, очистке воды

Содержание
  1. Сферы использования подземных вод
  2. Как человек использует?
  3. В пищевой промышленности
  4. Для питья
  5. В сельском хозяйстве
  6. В медицине
  7. В промышленности
  8. Какой процент использования в России?
  9. Заключение
  10. Где и как человек использует бактерии. Полезные бактерии, населяющие организм человека
  11. Выщелачивание
  12. Медицинские препараты
  13. Значение энзимов
  14. Ферментативный спектр
  15. Земледелие
  16. Животноводство
  17. Экологические проблемы
  18. Все способы очистки и обеззараживания воды до питьевой
  19. Классификация методов обеззараживания воды
  20. Наиболее эффективные способы
  21. Физические методы обеззараживания воды
  22. Обеззараживание ультрафиолетом
  23. Установки ультразвукового обеззараживания
  24. Термическое обеззараживание
  25. Электроимпульсное обеззараживание
  26. Химические методы обеззараживания воды
  27. Хлорирование
  28. Озонирование
  29. Обеззараживание полимерными соединениями
  30. Олигодинамия
  31. Обеззараживание серебром
  32. Иодирование и бромирование
  33. Комбинированные методы обеззараживания воды
  34. Как обеззаразить воду в быту
  35. Нормативная документация в области безопасности питьевой воды
  36. ГОСТы
  37. СНиПы
  38. Чистая вода. Как микроорганизмы помогают нам бороться с загрязнениями
  39. Подготовка воды
  40. Первичная очистка
  41. Вторичная очистка
  42. Получение удобрений
  43. Очистка жидкой фазы
  44. Дезинфекция воды
  45. Очистка от микрозагрязнителей
  46. Почему эта проблема важна?

Сферы использования подземных вод

Использование бактерий человеком в промышленности, медицине, производстве, сельском хозяйстве, очистке воды

Подземные воды составляют 30% от общих запасов воды на планете.

Их преимуществами является лучшая защищенность от загрязнения, чем у источников на поверхности планеты и они мало подвержены сезонным колебаниям.

В мировом масштабе их эксплуатация покрывает приблизительно 50% потребности в питьевой воде, 20% – в орошении и 40% нужд промышленности.

Сферы использования:

  • для питья;
  • промышленность;
  • орошение;
  • строительство;
  • сырье для химической и пищевой промышленности;
  • отопление и в качестве альтернативного возобновляемого источника энергии;
  • лакокрасочное производство;
  • медицинские цели – лечение с использованием минеральных вод.

Подземные воды используются в тех же отраслях, что и поверхностные. Исключение составляют минеральные и термальные воды. Они чаще применяются для лечения, в составе реабилитации после травм и тяжелых заболеваний.

Как человек использует?

Подземные воды широко используют в хозяйственной деятельности человека. Требования к качеству, объему предварительной обработки зависят от сферы их применения.

В пищевой промышленности

По данным Европейской экономической комиссии подземные воды – основной источник хозяйственно-питьевого водоснабжения в большинстве европейских стран.

Их доля в общем непромышленном потреблении составляет 48% от их общего объема, использующегося для хозяйственной деятельности человека.

В пищевой промышленности разрешается использовать некондиционные, загрязненные воды. Но только после предварительной очистки, дезинфекции и, при необходимости, дистилляции.

В пищевой промышленности они применяется следующим образом:

  • в качестве сырья – для производства столовых, очищенных питьевых вод, при приготовлении газировок, восстановлении соков;
  • ликероводочная промышленность – и как источник сырья, и как моющее средство;
  • для дезинфекции и очистки оборудования, зданий, сооружений;
  • в качестве теплоносителя в системах отопления и хладагента.

Для питья

Человеку при соблюдении правил здорового питания требуется от 1,5 до 3 л воды в день. Это зависит от возраста, веса и его вида деятельности.

Преимуществом подземных вод в этом случае является экологичность. Они меньше подвергаются воздействию антропогенной деятельности человека, чем поверхностные источники.

Например, подземные источники в Мюнхене покрывают 100% потребности города в питьевой воде. В прочих мегаполисах этот показатель варьируется от 11 до 48%.

В сельском хозяйстве

Подземные воды широко применяются для орошения в странах с пустынным и полупустынным климатом, в зонах рискованного земледелия.

Например, в США – до 45%, а в Ливии – 100% сельскохозяйственных угодий обрабатывается с применением ресурсов из подземных горизонтов. В ряде стран разработано строгое водоохранное законодательство.

В первую очередь высококачественные ресурсы применяются для питья, нужд пищевой промышленности. Для орошения – только после удовлетворения потребностей защищенных отраслей народного хозяйства.

Кроме этого, учитывается объем поверхностных источников и возможность их использования для орошения сельскохозяйственных угодий.

В штате Калифорния 85% воды, получаемой из подземных горизонтов, уходит на полив угодий.

В медицине

В медицине подземные воды применяются как для обслуживания лечебных учреждений, так и для терапии различных заболеваний.

Сферы использования:

  • обеспечение хозяйственной деятельности стационара, поликлиники;
  • приготовление пищи и питьевые нужды;
  • дезинфекция;
  • изготовление лекарственных препаратов;
  • получение дистиллята для обработки инструмента;
  • лечебные минеральные и термальные – при санаторно-курортном лечении, для профилактики рецидивов хронических заболеваний.

В промышленности

В промышленности подземные воды используют в качестве сырья для получения полезных ископаемых и для обслуживания производства.

В первом случае количество добываемых микроэлементов должно быть экономически выгодно.

В Варне из рассолов получают хлористый кальций, углекислый и едкий натр. В Германии – рубидий и цезий, в Италии – йод.

Термальные источники, гейзеры – применяют в качестве альтернативного и возобновляемого источника энергии для отопления, производственных нужд.

Какой процент использования в России?

Процент использования подземных вод зависит от их разновидности и степени минерализации. Водоотбор из разведанных месторождений составляет 15,6% их общего запаса в России. Доля альтернативных источников в системе водоснабжения мегаполисов, крупных городов должна составлять не менее 30%.

Применение в России:

  • питьевые и хозяйственные нужды – 15,97% от общего объема добычи;
  • экономика, социальная сфера – 6,47%;
  • потери воды – 1,2%;
  • сброс воды при добыче полезных ископаемых – 4,3%.

В последние 20 лет количество подземных вод, использующихся для промышленных нужд, снижается в среднем на 0,60 млн м3/сутки. Но общий показатель их добычи не изменился.

То есть происходит увеличение потребления для питья и орошения, но снижение их использования в производстве. Это связано с более экономным и рациональным применением полезных ископаемых.

Заключение

Подземные воды – это собирательное название всех водоносных горизонтов.

Они различаются по минерализации, глубине залегания, наличию примесей органического и неорганического происхождения. Они применяются для питья, в лечебных и рекреационных целях.

Это стратегический вид ресурсов — единственный надежный источник питьевого водоснабжения населения на период техногенных и природных катастроф.

Источник: https://o-vode.net/kakaya-byvaet/podzemnaya/sfery-ispolzovaniya

Где и как человек использует бактерии. Полезные бактерии, населяющие организм человека

Использование бактерий человеком в промышленности, медицине, производстве, сельском хозяйстве, очистке воды

Наибольшее распространение в пищевой промышленности получили молочнокислые бактерии и дрожжи.

Механизм воздействия бактерий и дрожжей состоит в переработке молочного сахара в молочную кислоту, в результате чего нейтральный продукт превращается в молочнокислый.

К молочнокислым бактериям относят:

  • лактобактерии – грамположительные микроаэрофилы отряда Lactobacillales, неспорообразующие кокки или палочковидные бактерии;
  • бифидобактерии – спорообразующие термофильные аэробы рода Sporolactobacillus и Bacillus.

Молочнокислые бактерии и дрожжи используют при сквашивании молочных продуктов и овощей, переработке какао-бобов, изготовлении дрожжевого теста. Способность прокариотов оказывать влияние на продукты определяется их высокой ферментативной активностью и определяется выделяемыми ферментами.

В бродильной микрофлоре, помимо молочнокислых бактерий, присутствуют дрожжи, состоящие с бактериями в сложных симбиотических отношениях.

Подобная бродильная закваска с дрожжами используется в хлебопекарной промышленности, особенно при выпечке ржаных хлебов.

[attention type=yellow]

Одна из самых древних биотехнологий, используемых человеком, – производство сыров. Использование пропионовокислых бактерий при изготовлении твердых сычужных сыров позволяет получить продукт высокого качества с заданными свойствами.

[/attention]

Эти бактерии не обладают активностью к казеину, но имеют высокую липолитическую активность, в результате которой образуется ряд органических кислот:

  • уксусная;
  • изомасляная;
  • масляная;
  • изовалериановая;
  • валериановая;
  • и диацетил.

Состав продуктов метаболизма бактерий, который и определяет органолептические (вкусовые) свойства конечного продукта (сыра), зависит от штамма микроорганизмов.

Использование в технологической схеме пропионовокислых бактерий придает готовым сырам типичный для них цвет, вкус и аромат, обогащая продукт биологически активными веществами.

Кроме того, пропионовокислые бактерии обладают бактерицидными свойствами, являясь естественными консервантами казеина (молочный белок).

Если для крупных сыров пропионовокислые бактерии являются технологической необходимостью, то для мелких это нежелательная биофлора, наличие которой приводит к нарушению вкусовых характеристик.

Рост пропионовокислой микрофлоры в мелких сырах происходит только в случае нарушения технологических стандартов:

  • понижении уровня соли;
  • нарушении температурных условий при созревании.

Выщелачивание

Бактерии способны в процессе своей жизни избирательно извлекать вещества из сложных соединений, растворяя их в воде. Этот процесс носит название бактериального выщелачивания и имеет большое практическое значение:

  • позволяет извлекать полезные химические вещества из руд, производственных отходов;
  • удалять ненужные примеси – мышьяк из руд цветных и черных металлов.

Чаще всего в промышленности для бактериального выщелачивания применяют тионовые бактерии:

  • Thiobacillius ferrooxidans – железобактерии, окисляющие закисное железо и сульфидные минералы.
  • Thiobacillius thiooxidans – серобактерии, окисляющие серу.

Железо- и серобактерии являются хемоавтотрофами – процессы окисления сульфидов, оксида железа (ll) и серы для них являются единственным источником энергии.

В промышленности большое практическое значение имеет бактериальное выщелачивание полезных ископаемых (уран, медь) непосредственно на месторождениях.

Процесс не требует сложного оборудования и с учетом возврата в технологический процесс отработанного раствора, содержащего бактерии, имеет ряд значительных преимуществ:

  • позволяет значительно понизить себестоимость добычи;
  • значительно расширяет сырьевую базу за счет обедненных, забалансовых или потерянных руд, отходов обогащения, шлаков и др.

Железобактерии в реке

Использование биотехнологий при добыче полезных ископаемых является чрезвычайно перспективным, с целью расширения области применения ученые проводят исследовательские работы по следующим направлениям:

  • выщелачивание тионовыми бактериями различных металлов – Zn (цинк), Co (кобальт), Mn (марганец) и др.;
  • поиск бактерий других видов для извлечения полезных ископаемых.

Так, для извлечения золота, например, предлагается применять бактерии Aeromonas, которые выделены на золотоносных приисках в рудничных водах.

В будущем бактериальное выщелачивание позволит создать автоматизированное производство по извлечению металлов непосредственно из недр, минуя сложный и дорогостоящий процесс обогащения породы.

Медицинские препараты

Препараты, созданные при участии бактерий, широко применяются в современной медицине и спасли тысячи жизней. Революцией стало появление пенициллина – первого полученного антибиотика.

Антибиотики – вещества, способные подавить рост бактериальных клеток, при этом механизм воздействия может быть различным:

  • пенициллин разрушает саму оболочку бактерии;
  • стрептомицин подавляет рибосомы клеток патогенных микроорганизмов.

Поэтому в современной медицине антибиотики являются эффективным средством в борьбе с инфекционными заболеваниями человека, но практически неэффективны против вирусных инфекций.

Современная медицина успешно использует препараты, для производства которых применяются бактерии:

  • инсулин и интерферон получают с использованием генно-инженерных технологий на основе кишечной палочки Escherichia coli;
  • ферменты сенной палочки Bacillus subtilis разрушают продукты гнилостного разложения.

Современные биотехнологии позволяют осуществлять производство ферментов, гормонов, антибактериальных препаратов и витаминов.

Значение энзимов

Ферменты (энзимы) – биокатализаторы процессов, увеличивающие скорость протекания реакции в порядки раз в сравнении с химическими катализаторами. Под действием ферментов выход продукции составляет почти 100%, при этом сами ферменты в процессе реакции не расходуются.

Естественным источником ферментов в природе являются бактерии и дрожжи, известно более 3000 ферментов.

Все энзимы по способу получения делят на 2 группы:

  • внеклеточные;
  • внутриклеточные.

Ферменты часто применяются человеком на производствах:

  • пищевом;
  • фармацевтическом;
  • кожевенном;
  • текстильном;
  • химическом;
  • в сельском хозяйстве.

Ферментативный спектр

Для каждого вида бактерий характерны свои наборы ферментов, что позволяет использовать ферментный спектр как важный метод идентификации бактерий.

Существует множество методик идентификации бактерий, которые решают одну задачу – определить таксономическое положение микроорганизма.

Бактериологическая практика идентифицирует бактерии по морфологическим, генотипическим, культурным, тинкториальным, патогенным и другим признакам, используя определители.

[attention type=red]

Одним из самых популярных является определитель Берджи – бактерии в определителе разделены на группы по различным признакам, внутри группы тоже происходит разделение по признакам.

[/attention]

Определитель микроорганизмов Берджи позволяет достаточно быстро провести идентификацию бактерии и установить ее таксономическое положение.

Другим методом идентификации бактерий является изучение ферментативной активности, чаще всего это исследования на сахаролитическую и протеолитическую активность.

Как экспресс-метод используют тест-системы для идентификации определенной группы микроорганизмов – анаэробов, энтеробактерий и других. Существуют специализированные тест-системы, разработанные для санитарно-микробиологических исследований.

Земледелие

Применение человеком методов биотехнологии в сельском хозяйстве успешно решает целый ряд вопросов:

  • создание болезнестойких и высокоурожайных сортов растений;
  • производство удобрений на основе бактерий (нитрагин, агрофил, азотобактерин и др.), в том числе компосты и сброженные (метановое брожение) отходы животноводства;
  • разработка безотходных технологий для сельского хозяйства.

Растениям в природе необходим азот, но усваивать азот из воздуха они не способны, а вот некоторые бактерии, клубеньковые и цианобактерии, в природе производят около 90% от общего числа связанного азота, обогащая им почву.

В сельском хозяйстве используют растения, содержащие на свои корнях клубеньковые бактерии:

  • люцерна;
  • люпин;
  • горох;
  • бобовые культуры.

Эти культуры используют в севообороте для обогащения почвы азотом.

Для борьбы с болезнетворными микроорганизмами в растениеводстве вместо фунгицидов используют пробиотики.

Биотехнология при участии генно-инженерных разработок предлагает для борьбы с патогенными микроорганизмами использовать бактерии с нужными свойствами, способные подавить рост патогенных микробов и не имеющие побочных негативных действий.

К ним относятся элитные штаммы бактерий Bacillus subtilis и Licheniformis, полученные в результате направленной селекции. Попадая в организм растения или животного, элитные штаммы микроорганизмов начинают быстро размножаться и подавляют патогенную микрофлору.

Элитные штаммы, как и антибиотики, нейтрализуют вредные микроорганизмы, но не имеют их негативных сторон:

  • не возникает зависимость или привыкание;
  • не происходит накопление в организме ядов или токсинов;
  • не вырабатывается иммунитет.

Применение в сельском хозяйстве пробиотиков успешно в отношении более 70 патогенных микроорганизмов, вызывающих заболевания растений, включая ранее не подлежащие лечению совсем. Помимо этого, элитные штаммы благотворно воздействуют на вегетацию растений в целом:

  • созревание плодов требует меньшего времени;
  • значительно уменьшается содержание в плодах нитратов и других токсинов;
  • сокращается необходимость в минеральных подкормках растений.

Животноводство

Молочнокислые бактерии используют в производстве силоса – силосовании.

В сельском хозяйстве силосование является одним из основных методов консервации растительной массы и осуществляется путем регулируемого сбраживания под воздействием молочнокислых, кокковидных и палочковидных форм бактерий.

Процесс молочнокислого сбраживания растительной массы требует соблюдения оптимальных для жизнедеятельности бактерий условий:

  • химический состав растительной массы;
  • определенный уровень влажности сырья;
  • оптимальная температура ферментации – 25°С;
  • молочнокислые бактерии анаэробны – силосование проходит без доступа воздуха.

Полученный в результате молочнокислого сбраживания силос является высококачественным сочным кормом для животных, сохраняющим полезные вещества растительного сырья и имеющим высокую кормовую ценность.

Бактерии разлагают навоз животных, в результате получая метан – углеводородное соединение, которое используется в органическом синтезе.

Экологические проблемы

Одной из основных экологических проблем, стоящих перед человеком сегодня, является проблема очистки воды в природе.

Источник: https://GolovaNeBoli.ru/polza-i-vred/ispolzovanie-bakterij-chelovekom-v-promyshlennosti-meditsine-proizvodstve-selskom-hozyajstve-ochistke-vody.html

Все способы очистки и обеззараживания воды до питьевой

Использование бактерий человеком в промышленности, медицине, производстве, сельском хозяйстве, очистке воды

Вода – это фактор, который напрямую влияет на качество жизни человека. От ее цвета и запаха зависит настроение человека утром после умывания, а от состава – самочувствие и здоровье организма.

Вода, являясь основой жизни, легко распространяет инфекционные заболевания. Чтобы предотвратить передачу болезнетворных микроорганизмов через питьевую воду, применяют обеззараживание и дезинфекцию жидкости. Эти процессы позволяют уничтожить грибки, бактерии, неприятный привкус и цвет, что обеспечивает безопасность питьевой воды.

Очистка и обеззараживание питьевой воды для подачи в жилые дома проводится на станциях водоподготовки централизованного водоснабжения. Также существуют методы и установки для локального использования – в виде небольших систем очистки воды из скважины или способов, позволяющих очищать воду, набранную в бутылку.

Классификация методов обеззараживания воды

Чтобы правильно выбрать способ обеззараживания, проводят анализ загрязненной воды. Исследуется количество и вид микроорганизмов, степень побочной загрязненности. Также определяется объем воды, которая будет проходить очистку, и экономический фактор.

Вода, прошедшая очистку, прозрачна и бесцветна, не пахнет и не имеет вкуса и привкуса. Чтобы добиться такого эффекта, применяют следующие группы методов:

  • физические;
  • химические;
  • комбинированные.

Каждой группе присущи свои отличительные признаки, но все методы так или иначе позволяют удалить патогенные микроорганизмы из воды. Получить подробную информацию по оборудованию для очистки и обеззараживания воды можно в компании «КВАНТА+» в г. Тюмень.

Химический метод – это работа с реагентами, добавляемыми в воду. Физическое обеззараживание выполняется за счет температуры или различных излучений. Комбинированные методы сочетают работу этих двух групп.

Наиболее эффективные способы

Инфекционная безопасность воды – это важная и актуальная проблема, из-за чего изобретено множество методик для избавления воды от микроорганизмов. Способы дезинфекции не прекращают улучшаться. Они становятся более результативными и доступными. В наше время самыми лучшими считаются следующие методы:

  • термообработка с помощью высоких температур;
  • озонирование;
  • ультразвуковая обработка;
  • реагентные методы;
  • ультрафиолетовое облучение жидкости;
  • высокомощные электрических разрядов.

Физические методы обеззараживания воды

Перед ними вода обязательно должна проходить очистку от взвесей и примесей. Для этого применяется коагуляция, сорбция, флотация и фильтрация.

К данному виду методов относится применение:

  • ультразвука;
  • ультрафиолета;
  • высоких температур;
  • электричества.

Обеззараживание ультрафиолетом

Дезинфицирующее действие ультрафиолетового излучения известно очень давно. Его работа сходна с солнечным светом, успешно уничтожающим неприспособленные микроорганизмы за пределами озонового слоя Земли. Ультрафиолет воздействует на клетки, создавая поперечные сшивки в ДНК, вследствие чего клетка теряет возможность делиться и погибает (Рис. 2).

Установка состоит из ламп, помещенных в кварцевые чехлы. Лампы производят изучение, мгновенно уничтожающее микроорганизмы, а чехлы не позволяют лампам остывать.

Качество обеззараживания при использовании этого метода зависит от прозрачности воды: чем чище поступающая жидкость, тем дальше распространяется свет и тем меньше загрязняется лампа. Для этого перед обеззараживанием вода проходит другие стадии очистки, в том числе механические фильтры.

[attention type=green]

Резервуар, через который протекает вода, обычно оборудован мешалкой. Перемешивание слоев жидкости позволяет процессу дезинфекции проходить более равномерно.

[/attention]

Конструкция установки УФ-обеззараживания

Важно знать, что лампы и чехлы требуют регулярного ухода: конструкцию необходимо разбирать и очищать не менее одного раза в квартал.

Тогда результативность процесса не будет ухудшаться из-за появления накипи и других загрязнений. Сами лампы подлежат замене раз в год.

Установки ультразвукового обеззараживания

Работа таких установок основана на кавитации. Из-за интенсивных колебаний, которым подвергается вода благодаря высокочастотному звуку, в жидкости образуются многочисленные пустоты, она будто «вскипает». Мгновенный перепад давлений приводит к разрыву клеточных оболочек и гибели микроорганизмов.

Оборудование для ультразвуковой обработки воды эффективно, но требует больших затрат и грамотной эксплуатации. Важно, чтобы персонал умел обращаться с устройством – от качества настройки оборудования зависит его результативность.

Термическое обеззараживание

Этот метод крайне распространен среди населения и активно применяется в быту. С помощью высокой температуры, то есть кипячения, вода очищается практически от всех возможных патогенных организмов.

В дополнение к этому снижается жесткость воды и уменьшается содержание растворенных газов. Вкусовые качества воды остаются прежними.

Однако, у кипячения есть один недостаток: вода считается безопасной около суток, после чего бактерии и вирусы вновь могут в ней обосноваться.

Кипячение воды – надежный и простой метод обеззараживания

Электроимпульсное обеззараживание

Методика заключается в следующем: электрические разряды, поступающие в воду, создают ударную волну, микроорганизмы попадают под гидравлический удар и погибают.

Этот способ не требует предварительной очистки и эффективен даже при повышенной мутности. Гибнут не только вегетативные, но и спорообразующие бактерии.

Преимуществом является длительное сохранение эффекта (вплоть до 4-х месяцев), а недостатком – немалая стоимость и большое энергопотребление.

Химические методы обеззараживания воды

Они основаны на химических реакциях, которые происходят между загрязнением или микроорганизмом и добавляемым в жидкость реагентом.

При химическом обеззараживании важно контролировать дозу реагента.

Она должна быть точной. Недостаток вещества не сможет исполнить свою цель. К тому же, небольшое количество реагента приведет к повышенной активности вирусов и бактерий.

Чтобы улучшить работу химиката, его добавляют с избытком. В таком случае вредоносные микроорганизмы погибают, а эффект сохраняется продолжительное время. Избыток рассчитывается отдельно: если добавить слишком много, реагент дойдет до потребителя, и он отравится.

Хлорирование

Хлор широко распространен и применяется в водоочистке многих стран мира. Он успешно справляется с любыми объемами микробиологических загрязнений.

Хлорирование приводит к гибели большей части патогенных организмов и отличается дешевизной и доступностью. К тому же, использование хлора и его соединений позволяет извлекать из воды металлы и сероводород.

Хлорирование применяется в городских системах подачи питьевой воды. Оно также используется в бассейнах, где скапливается большое число людей.

Однако, у этого способа есть ряд недостатков. Хлор крайне опасен, вызывает рак и клеточные мутации, токсичен. Если избыток хлора не исчезнет в трубопроводе, а дойдет до населения, это может привести к серьезным проблемам со здоровьем.

Особенно сильна опасность в переходные периоды (осень и весну), когда из-за увеличения загрязненности поверхностных вод повышают дозу реагента при водоподготовке. Кипячение такой воды не поможет избежать негативных последствий, а наоборот – хлор превратится в диоксин, являющийся сильнейшим ядом.

Для того, чтобы дать излишку хлора испариться, воду из-под крана набирают в большие емкости и оставляют на сутки в хорошо проветриваемом помещении.

Озонирование

Озон обладает сильным окисляющим воздействием. Он проникает внутрь клетки и разрушает ее стенки, приводя к гибели бактерии. Это вещество не только является сильным антисептиком, но также обесцвечивает и дезодорирует воду, окисляет металлы. Озон работает быстро и избавляется практически от всех микроорганизмов, находящихся в воде, обгоняя по этой характеристике хлор.

Озонирование считается наиболее безопасным и эффективным методом, но и оно имеет несколько минусов. Избыток озона приводит к коррозии металлических частей оборудования и трубопроводов, аппараты изнашиваются и разрушаются быстрее обычного. Кроме того, новейшие исследования отмечают, что озонирование вызывает «пробуждение» микроорганизмов, находившихся в условной спячке.

Схема процесса озонирования

Способ отличается дороговизной установки и большим энергопотреблением. Для работы с озонирующим оборудованием требуется персонал высокой квалификации, ведь газ токсичен и взрывоопасен. Чтобы пустить воду населению, необходимо переждать период распада озона, иначе могут пострадать люди.

Обеззараживание полимерными соединениями

Отсутствие вреда здоровью, уничтожение запахов, вкусов и цветности, большая длительность действия – перечисленные достоинства относятся к обеззараживанию с помощью полимерных реагентов. Такой вид веществ также называют полимерными антисептиками. Они не вызывают коррозию и не портят ткань, не вызывают аллергии и отличаются результативностью.

Олигодинамия

Она основана на способности благородных металлов (таких как золото, серебро и медь) обеззараживать воду.

То, что эти металлы имеют антисептический эффект, известно давно. Медь и её сплавы часто применяют в полевых условиях, когда нужно в индивидуальном порядке обеззаразить небольшой объем жидкости.

Для более обширного воздействия металлов на микроорганизмы используются ионаторы. Это проточные аппараты, работающие на основе гальванической пары и электрофореза.

Обеззараживание серебром

Этот металл принято считать одним из самых древних способов обеззараживания воды. В древности было распространено мнение, что серебро лечит от любых болезней. Сейчас известно, что оно негативно влияет на множество микроорганизмов, однако неизвестно, уничтожает ли серебро простейшие бактерии.

Данное средство дает видимый эффект при очистке воды. Однако оно негативно влияет на организм человека при накоплении в нем. Не зря серебро имеет высокий класс опасности. Обеззараживание воды ионами серебра не считается безопасным методом, а потому практически не используется в промышленности. Серебряные ионаторы используются в единичных случаях в быту для обработки небольших объемов воды.

Компактный бытовой ионатор (осеребритель) воды

Иодирование и бромирование

Йод широко известен и используется в медицине с давних времен. Ученые многократно пытались использовать его обеззараживающее воздействие в водоочистке, однако его применение приводит к возникновению неприятного запаха.

Бром отлично справляется практически со всеми известными патогенными микроорганизмами. Но имеет существенный недостаток – высокую стоимость.

Из-за своих минусов эти два вещества для обработки сточных и питьевых вод не используются.

Комбинированные методы обеззараживания воды

Комплексные методы основываются на сочетании физических и химических методов для улучшения результативности. Примером является комбинация из ультрафиолетового излучения и хлорирования (иногда хлорирование заменяется на озонирование).

УФ-лампы уничтожают микроорганизмы, а хлор или озон предотвращают их повторное возникновение. Кроме того, хорошо сочетаются окисление и обработка тяжелыми металлами. Реагент-окислитель дезинфицирует, а металлы продлевают бактерицидное действие.

Сочетание УФ-обеззараживания и действия ультразвука

Как обеззаразить воду в быту

Существует пять способов быстро продезинфицировать небольшой объем воды:

  • кипячение;
  • добавление перманганата калия;
  • использование обеззараживающих таблеток;
  • использование трав и цветов;
  • настаивание с кремнием.

Перманганат калия прибавляется воду в количестве 1-2 г. на одно ведро воды, после чего загрязнения выпадают в осадок.

Специальные таблетки для уничтожения микроорганизмов применяются при обезвреживании воды из скважины, колодца или родника. Они являются наиболее современным способом, доступным, недорогим и результативным. Многие таблетки, например, марки «Акватабс», могут использоваться для очистки больших объемов жидкости.

Если воду необходимо обеззаразить в походе, можно воспользоваться специальными травами: зверобоем, брусникой, ромашкой или чистотелом.

Также можно использовать кремний: его помещают в воду и оставляют на сутки.

Нормативная документация в области безопасности питьевой воды

Со стороны государства качество воды строго контролируется с помощью нормативных документов, правил и ограничений. Основой законодательных актов в области охраны водных ресурсов и контроля качества используемой воды являются два документа: Федеральный закон «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» и Водный кодекс.

Первый закон содержит требования к качеству источников водоснабжения, из которых вода поступает в жилые дома и на нужды сельского хозяйства. Второй документ описывает нормы использования водных источников и указания по обеспечению их безопасности, а также определяет меры наказания.

ГОСТы

ГОСТы описывают правила, по которым должен проходить контроль качества сточных и питьевых вод. В них содержатся методики проведения анализов в полевых условиях, а также позволяют разделить воды на группы. Самые важные из ГОСТов представлены в таблице.

СНиПы

Источник: https://kvanta.ru/ochistka-vody/i-obezzarazhivanie-raznymi-metodami

Чистая вода. Как микроорганизмы помогают нам бороться с загрязнениями

Использование бактерий человеком в промышленности, медицине, производстве, сельском хозяйстве, очистке воды

Инфографика на конкурс «био/мол/текст»: Чистая вода — основа всей жизни на Земле, и ее дефицит может стать глобальной проблемой не только для человечества, но и для окружающего нас мира. В этой инфографике мы наглядно демонстрируем то, как люди решают проблему очистки сточных вод при помощи маленьких союзников — микроорганизмов.

Эта работа опубликована в номинации «Наглядно о ненаглядном» конкурса «био/мол/текст»-2019.

Генеральный спонсор конкурса и партнер номинации «Сколтех» — Центр наук о жизни Сколтеха.

Спонсор конкурса — компания «Диаэм»: крупнейший поставщик оборудования, реагентов и расходных материалов для биологических исследований и производств.

Спонсором приза зрительских симпатий выступила компания BioVitrum.

«Книжный» спонсор конкурса — «Альпина нон-фикшн»

Для начала разберемся, что такое сточная вода. В нашем случае мы говорим о сточных водах, на которые было оказано воздействие человеком, не учитывая талые и ливневые сточные воды. По происхождению сточные воды можно поделить на хозяйственно-бытовые сточные воды и промышленные сточные воды.

Характерными загрязнителями хозяйственно-бытовых сточных вод являются органические остатки: продукты жизнедеятельности человека, остатки пищи и пр. Такие сточные воды очищаются на городских очистных сооружениях.

Спектр загрязнителей промышленных сточных вод зависит от специфики производства. К примеру, характерные загрязнители сточной воды горнодобывающих предприятий — это неорганические минеральные примеси, то есть физическое загрязнение.

[attention type=yellow]

В случае химической промышленности происходит изменение кислотности (рН) сточной воды, то есть химическое загрязнение.

[/attention]

В свою очередь, предприятия обязаны соблюдать нормативы предельно допустимых концентраций (ПДК) загрязняющих веществ при сбросе сточных вод в водные объекты, поэтому промышленные предприятия часто оснащены собственными очистными сооружениями.

Подготовка воды

Прежде чем передать воду в «заботливые руки» микроорганизмов, ее необходимо предварительно очистить от нерастворимых механических загрязнений и взвесей. Делается это с помощью:

  • решеток;
  • песколовок;
  • фильтров;
  • бассейнов-отстойников (рис. 2).

Впоследствии выловленные загрязнители либо дробятся и направляются на переработку со сброженным осадком, либо вывозятся с территории очистного сооружения как твердые бытовые отходы.

Первичная очистка

Затем вода попадает в аэротенки — специальные емкости, где вода очищается методом биологического окисления (рис. 3). Протекая по резервуару, сточная вода смешивается с микробным сообществом, называемым активным илом. Причем каждому очистному сооружению присущ свой состав активного ила, зависящий от состава сточных вод [1].

Получается взаимовыгодный процесс как для людей, так и для микроорганизмов — люди очищают сточную воду, а микроорганизмы получают питательную среду обитания.

Вторичная очистка

После вода попадает в закрытый резервуар без доступа кислорода. Здесь происходит анаэробный процесс, в котором участвуют уже другие микроорганизмы — анаэробные бактерии.

Их роль крайне важна, так как они удаляют из воды аммоний и фосфаты, которые в избытке содержатся в бытовых сточных водах. Сброс неочищенной сточной воды в водоемы вызывает активное размножение планктона, зацветание и может вызвать гибель всех живых существ в водоеме.

Поэтому на этом этапе фосфаты удаляются из воды при помощи полифосфат-накапливающих организмов, а аммоний частично разлагается микроорганизмами до нитрита.

В процессе очистки сточных вод появляется излишек активного ила, который используется для получения метана [2]. Этот излишек сбраживается без доступа кислорода в метатенках. Благодаря очистке сточных вод мы можем получать биогенное топливо для автомобилей, обогрева домов, газовых плит, водонагревателей, электростанций и др.

Получение удобрений

После сбраживания излишка активного ила остается сброженный осадок, который отделяется от жидкой фазы, высушивается, складируется и впоследствии используется в качестве удобрения для сельскохозяйственной промышленности.

Очистка жидкой фазы

После отделения сброженного осадка в жидкой фазе остается некоторое количество аммония и нитриты, которые необходимо удалить.

В таких случаях используют технологию анаммокс — анаэробное окисление аммония нитратом с получением газообразного азота, который безопасен для атмосферы [3].

Процесс анаммокса играет ключевую роль в круговороте азота в природе, его осуществляют специальные окисляющие аммоний анаэробные бактерии (анаммокс-бактерии).

Дезинфекция воды

Для того чтобы сделать возвращаемую в окружающую среду воду безопасной, то есть очистить воду от вредных возбудителей болезней и излишка микроорганизмов, применяют дезинфицирующие средства. Самые популярные методы дезинфекции:

  • хлорирование;
  • озонирование;
  • обработка ультрафиолетом.

Очистка от микрозагрязнителей

Микрозагрязнители могут стать серьезной проблемой при очистке воды: это стойкие загрязнители окружающей среды, такие как тяжелые металлы, фармацевтические препараты, компоненты чистящих и косметических средств и др. К примеру, попадание в водоемы антибиотиков может вызвать резистентность микроорганизмов к действию этих антибиотиков.

Для очистки от микрозагрязнителей используются как бактерии, так и адсорбирующие средства. Адсорбция — процесс концентрирования загрязняющего вещества на поверхности адсорбента [4].

Активированный уголь в порошковой либо гранулированной формах — самый популярный наполнитель для фильтров благодаря своей небольшой стоимости и высокой степени очистки.

Наиболее продвинутыми методами очистки от микрозагрязнителей считаются:

  • озонирование с использованием активированного угля (озонсорбция);
  • фильтрация с использованием ацетатцеллюлозных мембран (ультрафильтрация).

Почему эта проблема важна?

Очистка сточных вод очень важна для всего человечества: регулярная недоочистка стоков может стать серьезной проблемой, так как приводит к накоплению в водоемах загрязняющих веществ. Их негативное воздействие может обернуться гибелью живых существ водоема или к невозможности дальнейшего использования воды из этого водного объекта.

Сейчас наиболее острым вопросом в очистке сточных вод является очистка от микрозагрязнителей, поскольку не все виды этих веществ могут быть переработаны биологическим путем.

К тому же микрозагрязнители характерны как для хозяйственно-бытовых сточных вод, так и для промышленных.

Если специальные фильтры не используются или не справляются с очисткой сточных вод, такие виды загрязнений могут постепенно накапливаться в водных объектах и затем неблагоприятно отразиться на состоянии водоема и здоровье людей.

К сожалению, мембранные фильтры, способные должным образом очищать воду от микрозагрязнителей, при применении в масштабах предприятия и целого города могут быть слишком дороги, поэтому дальнейший этап совершенствования очистки сточных вод — это поиск более дешевых подходов для эффективной очистки от микрозагрязнителей.

Источник: https://biomolecula.ru/articles/chistaia-voda-kak-mikroorganizmy-pomogaiut-nam-borotsia-s-zagriazneniiami

Здоровая семья
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: