22.06.2026

Системы водоочистки

597

Время чтения: 11 минут

Обеззараживание питьевой воды: химические и физические способы

Сохранить статью:

О чем речь? Обеззараживания питьевой воды представляет собой процесс, благодаря которому происходит ее очищение от разного рода бактерий и вирусов. В результате применения тех или иных технологий угрозы здоровью если и не исчезают полностью, то снижаются до минимума.

Какие варианты существуют? Их делят на физические и химические. К первым относятся хлорирование, озонирование и другие методики, предполагающие использование реагентов. Вторая группа – не менее эффективные способы: от использования ультрафиолетового или гамма-излучения до обеззараживания воды ультразвуком. Существует также комбинированный подход.

Важность обеззараживания питьевой воды

Центральная очистка значительно снижает биологические риски: нормативы требуют, чтобы на выходе опасная микрофлора практически отсутствовала.

Однако патогены все равно могут подстерегать нас в квартирах с городским водопроводом. Проходя долгий путь по старым и изношенным трубам, вода часто загрязняется повторно, поэтому ее комплексное обеззараживание на входе в жилище становится необходимой превентивной мерой.

В водной среде лаборатории регулярно находят опасных возбудителей болезней. Среди них часто встречаются:

Кишечная палочка (1–6 мкм). В норме эта бактерия живет в организме каждого человека и даже помогает ему. Однако ее агрессивные виды, попав в воду, вызывают сильные отравления, колит, гастрит и панкреатит.
Гепатит А (от 0,027 мкм). Совсем крошечный вирус, который проникает в водопроводные сети во время аварий и вызывает тяжелое инфекционное поражение печени.
Аденовирус (от 0,07 мкм). Этот микроорганизм закрепляется на аденоидах и провоцирует острые инфекции дыхательных путей.
Ротавирус (от 0,075 мкм). Главный виновник тяжелых форм гастроэнтерита, который из-за сильной рвоты и диареи быстро приводит к опасному обезвоживанию.
Энтеровирус (от 0,018 мкм). Большое семейство вирусов (включая Коксаки и полиомиелит), которые запускают в организме самые разные болезни — от ангины до менингита и нарушений в работе нервной системы.
Сальмонелла (1–7 мкм). Известные палочковидные бактерии, которые вызывают острые кишечные инфекции, паратиф и брюшной тиф.
Холерный вибрион (1,5–3 мкм). Смертельно опасный микроб, который вызывает холеру и в прежние века становился причиной опустошительных эпидемий.

Согласно жестким государственным гигиеническим критериям СанПиН, маркеры предельной биологической опасности (яйца гельминтов, кишечная палочка и энтерококки) должны отсутствовать абсолютно. По закону, интегральный показатель микробного числа в водопроводе не должен превышать 50 КОЕ/см³.

Классификация способов обеззараживания питьевой воды

В современной водоподготовке применяются три ключевых технологических подхода:

Химический (реагентный). Базируется на дозированном введении специализированных дезинфицирующих растворов, содержащих биоцидные компоненты, а также на процессах ионизации. Применение окислителей требует строгого соблюдения пропорций вводимых веществ и точного расчета времени их экспозиции для завершения всех реакций.
Физический (безреагентный). Осуществляется за счет интенсивного энергетического воздействия: ультрафиотового спектра излучения, ультразвуковых колебаний, радиационного излучения или направленных электроимпульсов. При этом любая технологическая установка обеззараживания питьевой воды безреагентного типа требует обязательной предварительной фильтрации жидкой среды от взвешенных механических частиц, после чего из нее извлекают микроорганизмы и яйца гельминтов, а затем подвергают финальному обеззараживанию.
Комбинированный. Синтезирует преимущества обоих подходов, предусматривая одновременную или последовательную интеграцию реагентных и безреагентных барьеров защиты.

Химические методы обеззараживания питьевой воды

Обеззараживание хлором

Обработка воды соединениями хлора остается самой популярной и используется в 98,6 %случаев. Столь прочные позиции обусловлены высокой способностью уничтожать патогены, поэтому хлор для обеззараживания питьевой воды признается наиболее экономически выгодным вариантом для городского бюджета. Метод эффективно ликвидирует вредную органику, разрушает биологические контаминанты, а также связывает и выводит фракции растворенного железа и марганца.

Важность обеззараживания питьевой воды
Фото: freepik / magnific.com

Активный компонент продолжает работать в трубах, оберегая воду от микробиологических угроз на всем пути транспортировки к конечному потребителю.

Серьезным минусом дезинфекции хлором признают появление в кранах свободных остатков этого вещества. Они заметно портят вкусовые качества и запах, а также запускают синтез побочных галогенсодержащих соединений (ГСС). Чтобы убрать эти токсичные примеси, воду приходится дополнительно пропускать через сорбционные угольные фильтры.

В международной практике предельные лимиты для образующихся при хлорировании сопутствующих токсинов ограничены рамками от 0,06 до 0,2 мг/л, что полностью согласуется с современными токсикологическими выводами об их влиянии на здоровье населения.

Для практической дезинфекции жидкой среды задействуют сжиженный или газообразный хлор, диоксид хлора и другие активные хлорсодержащие соединения.

Обеззараживание озонированием

Внутреннее устройство современных генераторов озона базируется на матрице из плотно скомпонованных ячеек. Их формируют близко расположенные электроды: один из них находится под подачей высокого напряжения, а противоположный надежно заземлен. С определенным интервалом в этих промежутках вспыхивает направленный электрический разряд, трансформирующий проходящие воздушные потоки в активный озон.

Главное преимущество озона (О3) заключается в его мощнейшем окислительном и дезинфицирующем потенциале. Контактируя с органическими структурами, газ выделяет свободный атомарный кислород. Он мгновенно ломает ферментные системы внутри микробных клеток и уничтожает летучие соединения, портящие запах воды. Также озон безупречно справляется со стойкими спорами, капсулированными цистами и другими живучими формами патогенов.

Необходимая для гигиенической обработки доза варьируется от 1 до 6 мг/л при удержании контакта в пределах 8–15 минут. Хранить избыток газа в системе нельзя: планка остаточного озона жестко зафиксирована на уровне 0,3–0,5 мг/л, более высокие концентрации портят вкус воды и разъедают металл водопровода.

С позиции гигиены и экологии обеззараживание питьевой воды озоном считается настоящим эталоном водоподготовки. Оно сохраняет безупречное качество воды и гарантирует полное отсутствие в фильтрованном объеме опасных канцерогенов и токсичных продуктов распада.

Широкое внедрение озоновых станций ограничивают колоссальные вложения в закупку оборудования, счета за электричество, высокие эксплуатационные расходы и острая потребность в привлечении высококвалифицированного персонала. Другая критическая проблема — экстремальная токсичность самого реагента. Санитарный лимит содержания озона в воздухе рабочих цехов ограничен отметкой 0,1 г/м³, к тому же озоновоздушные смеси несут в себе постоянную угрозу взрыва.

Другие реагентные способы обеззараживания воды

Внедрение в контур водоподготовки тяжелых металлов (в основном меди и серебра) опирается на их способность блокировать жизнедеятельность бактерий в ничтожно малых концентрациях. Насыщение среды ионами металлов происходит либо через дозирование солевых растворов, либо путем электрохимического растворения расходных электродов.

К химическим вариантам очистки относится и популярное на заре XX века применение препаратов брома и йода. Они уничтожают бактериальные угрозы эффективнее хлора, однако требуют проектирования значительно более сложных инженерных схем. В современной гигиене для йодирования питьевых источников предлагают использовать специализированные йоднасыщенные иониты: поток пропускают через фильтр, где активный элемент постепенно вымывается водой в строго заданных дезинфицирующих пропорциях.

Физические методы обеззараживания питьевой воды

Обеззараживание с помощью ультрафиолета

Очистка воды ультрафиолетовыми лучами считается отличным решением для крупных предприятий. В работе используют особый световой спектр с длиной волны около 254 нм, который называют бактерицидным. Он бьет по внутреннему обмену веществ микробов и полностью ломает их ферменты. Причем такой свет одинаково хорошо справляется как с обычными активными бактериями, так и с их защищенными спорами.

Аппараты, которые сейчас применяются на практике, способны очищать от 1 до 50 000 кубометров воды в час. Современное ультрафиолетовое обеззараживание питьевой воды устроено несложно: это прочный корпус из нержавеющей стали, внутри которого горят УФ-лампы, спрятанные в прозрачные чехлы из кварцевого стекла, чтобы на них не попала влага. Водный поток течет через этот отсек и непрерывно получает дозу облучения, которая убивает всю заразу на своем пути. Лучше всего ставить такие лампы в самом конце очистной цепочки, прямо перед тем как вода потечет в стаканы потребителей.

Если сравнивать этот подход с химическими реагентами, здесь есть огромный плюс: лучи не создают в воде никаких вредных ядовитых остатков. Мощность ламп можно увеличивать сколько угодно, пока не получится нужный результат. К тому же свет никак не меняет вкус, запах или цвет жидкости.

Минусы у такой световой фильтрации тоже имеются. Ультрафиолет действует только в момент облучения и не оставляет защитного эффекта на будущее. Из-за этого лучи трудно использовать в длинных городских водопроводах. Да и покупка оборудования потребует больше вложений, чем обычный хлор, хотя и выйдет выгоднее озоновых станций.

Обеззараживание с помощью электрохимической дезинфекции

В магазинах и на заводах часто можно встретить приборы марок «Изумруд», «Сапфир» или «Аквамин». Они работают по принципу пропускания потока через особый реактор, который разделен тонкой металлокерамической мембраной на два отсека. Когда включается постоянный ток, в этих частях сами собой образуются щелочь и кислота, а также выделяется активный хлор.

Физические методы обеззараживания питьевой воды

Фото: freepik / magnific.com

В такой едкой среде моментально гибнет любая инфекция и распадается вредная органика. Сами рабочие элементы сделаны как модули, поэтому заводы могут собирать системы любой мощности, просто соединяя нужное количество деталей вместе.

Обеззараживание с помощью электроимпульсного способа

Еще одна интересная новинка — электроимпульсный метод, когда воду обрабатывают сильными электрическими разрядами (ИЭР). Главный секрет здесь в том, что разряд создает внутри жидкости мощный водяной мини-взрыв, или электрогидравлический удар.

Вся процедура делится на шесть простых этапов:

Вода затекает внутрь рабочей камеры с одинаковой скоростью.
Специальные батареи накапливают электрический заряд.
Система выдает резкий мощный разряд тока, скорость нарастания переднего фронта напряжения которого как минимум 1010 В/с (общую энергию считают по количеству таких вспышек).
Разрушение микробов усиливается, когда волны от электрического удара отражаются от поверхности воды.
Сильные ударные волны вовремя гасят в трубах, чтобы они случайно не разломали саму установку.
Готовая чистая вода выводится наружу.

Во время этих вспышек в воде возникают волны огромного давления, выделяется озон, лопаются микропузырьки, работает ультразвук, магнитные поля и поднимается температура. Гибнет абсолютно вся опасная микрофлора. Причем вода после этих разрядов сама становится защищенной от микробов на целых 4 месяца. Это экологически чистый метод, идеально подходящий для огромных резервуаров, но у него есть один минус — он тратит много энергии (около 0,2–1,0 кВт·ч на кубометр) и обходится довольно дорого.

Обеззараживания с помощью акустического ультразвукового воздействия

Использование звуковых волн, которые человеческое ухо не способно услышать, тоже отлично справляется с обеззараживанием питьевой воды. Речь идет об ультразвуке с частотой от 20 000 до 1 000 000 Гц, вибрации которого смертельны для микробов. Сила очистки напрямую зависит от мощности звука.

Огромный плюс ультразвуковых волн перед другими методами — им абсолютно все равно, насколько мутная или грязная вода идет на очистку, сколько в ней солей и какие именно бактерии там плавают. Результат зависит только от громкости и силы этих невидимых колебаний. Акустическая дезинфекция пока считается новинкой и в домашних фильтрах почти не встречается из-за высокой цены, но способ очень перспективный.

Обеззараживания с помощью гамма-установок

Сначала вода попадает в сетчатый крутящийся цилиндр, где специальный винт (шнек) подхватывает крупную грязь, отжимает ее и сбрасывает в мусорный бак. Затем эту воду разбавляют чистыми потоками до нужного состояния и отправляют в основной отсек. Там она облучается гамма-лучами от изотопа Co60.

Как провести воду из скважины в дом: этапы и предостережения

Комплексное обеззараживание питьевой воды

Часто наилучший результат дает одновременное использование химических реагентов и физического воздействия. Если сначала пропустить поток через ультрафиолетовые лучи, а затем закрепить успех микродозами хлора, можно добиться идеальной чистоты. Такая связка защищает жидкость от повторного размножения микробов в водопроводе. К тому же самого хлора для надежной охраны здоровья теперь требуется в разы меньше.

Комплексное обеззараживание питьевой воды
Фото: freepik / magnific.com

Точно так же на практике прижился метод, где озонирование совмещают с мягким хлорированием. Газ берет на себя основной удар: полностью истребляет опасную микрофлору и расщепляет скопившуюся органику. Следом вводится небольшая порция хлора, которая сохраняет чистоту воды при ее долгой транспортировке по трубам.

Обеззараживание питьевой воды в домашних условиях

Применение кипячения

Самым популярным и доступным физическим приемом очистки на кухне по праву считается обычное термическое воздействие — сильный нагрев. Бурлящий поток эффективно расправляется с основной массой опасных микробов, вирусов, фагов, остатками лекарств и прочей биологической угрозой.

Плюс ко всему, кипячение выводит из жидкости лишние газы и делает ее заметно мягче, почти не влияя на привычный вкус. Но чтобы защита действительно сработала, кастрюлю или чайник нужно держать на огне не меньше 15–20 минут. Если выключить плиту сразу после появления первых пузырей, выносливые микроорганизмы, их капсулированные споры или яйца глистов выживут — особенно если они спрятались за микроскопическими твердыми соринками.

Использование марганцовки

Перманганат калия KMnO4 — средство из арсенала наших бабушек. Сегодня им пользуются редко: на смену пришли удобные сорбенты и специальные дезинфицирующие таблетки для обеззараживания питьевой воды, да и купить порошок в аптеке стало трудно из-за строгих правил продаж. Тем не менее, это вещество отлично справляется со своей задачей.

Использовать раствор в концентрации от 0,01 до 0,1 % вполне безопасно для здоровья. Рецепт прост: бросьте буквально пару темно-фиолетовых зерен в 3–4 литра жидкости. На выходе должен получиться едва заметный нежно-розовый оттенок. Яркий цвет — явный перебор, который может сильно навредить организму. Налейте воду, добавьте реагент и подождите от 15 до 30 минут летом, а в зимний период дайте смеси постоять около часа. Это время жизненно необходимо, чтобы порошок растаял без остатка. Если крошечный нерастворенный осколок попадет внутрь, он моментально выжжет слизистую оболочку желудка или пищевода.

Использование йода

Спиртовая настойка йода — еще один вариант, который выручит, если вы остались без чистой воды в походе или при аварии. Отмерьте 10–20 капель 10-процентного аптечного раствора на один литр жидкости. Подобное подручное средство для обеззараживания воды подбирают на глаз, оценивая прозрачность, но дозу можно снизить, если исходная вода выглядит чистой, хотя тогда и надежность очистки упадет.

После смешивания дайте емкости постоять минут 20–30 в тепле, а в холода увеличьте это время до часа или даже больше. Чтобы гарантированно убить опасных простейших, таких как лямблии или криптоспоридии, придется подождать до 4 часов — точный срок зависит от того, сколько капель вы налили. Пить такую жидкость постоянно вредно, да и вкус у нее специфический. Убрать резкий аптечный запах поможет обычный фильтр-кувшин с углем либо брошенные прямо в банку растолченные таблетки черного угля (правда, второй способ убирает привкус хуже).

Применение перекиси водорода

Обычный пероксид водорода H₂O₂ тоже часто применяется в народе как спасительное средство при перебоях со снабжением. Проводя обеззараживание воды перекисью водорода, добавьте в литровую банку одну столовую ложку аптечного средства (если на вид она мутная — используйте две ложки) и оставьте ровно на час. Это химическое соединение успешно расправляется с бактериями, вирусами и простейшими паразитами. Чтобы ускорить распад активного вещества и убрать его остатки, бросьте в емкость пару таблеток активированного угля.

Хорошей альтернативой жидкой перекиси станут сухие таблетки гидроперита. При их смешивании с жидкостью получается тот же пероксид, но вместе с карбамидом NH₂CONH₂. Мочевина безопасна в малых дозах, разве что делает воду чуть-чуть соленой на вкус.

Имейте в виду, что даже после полного распада химикатов у питья может остаться легкий больничный аромат. Кроме того, часто использовать гидроперит или перекись категорически не рекомендуется тем, кто страдает хронической почечной недостаточностью.

Стерилизация ультрафиолетом

В магазинах легко найти компактные приборы для домашней световой стерилизации потока УФ-лучами. Эти гаджеты мгновенно уничтожают всю патогенную флору без применения химии, сохраняя естественную структуру и минеральный баланс жидкости.

Внутри такого компактного фильтра скрыты те же узлы, что и на огромных городских станциях. Конструкция включает защитный блок питания, датчики контроля, рабочую камеру и саму лампу. Излучатель обязательно прячут в чехол из прозрачного кварца — это бережнет его от грязи и поддерживает правильную рабочую температуру.

Насколько хорошо сработает лампа, зависит от общей мощности излучения и качества самого источника. Если вода слишком мутная или имеет выраженный оттенок, лучи просто не смогут пробить толщу потока, и качество дезинфекции упадет.

Применение электросорбции

Хорошим решением под кухонную мойку станет многоступенчатый проточный фильтр с электросорбционным блоком. Жидкость продавливается сквозь особый запатентованный материал, который убивает заразу без громоздких ламп или полного обессоливания, как это делает обратный осмос. На выходе получается безопасное питье, в котором сохранены полезные ионы магния и кальция, так что кипятить его больше не нужно.

Микропоры материала обладают мощным электрокинетическим потенциалом, заряд которого противоположен заряду вирусных частиц. Как только вирус попадает внутрь извилистых каналов, сильное электрическое поле буквально разрывает оболочку его молекулы РНК, полностью уничтожая патоген. Более крупные бактериальные клетки при этом просто застревают в плотной структуре фильтра.

Использование обратного осмоса

Технология обратного осмоса основана на продавливании потока через плотную полимерную мембрану с микропорами размером всего 0,0001 мкм. Благодаря такому ничтожному зазору и уникальному строению сетки барьер улавливает абсолютно любые виды посторонних примесей.

Можно ли пить горячую воду: польза и вред

Часто задаваемые вопросы об обеззараживании питьевой воды

Безопасно ли пить воду прямо из водопроводного крана?

Все зависит от локации. В мегаполисах (вроде Москвы и Санкт-Петербурга) она безопасна по микробам, но в ней часто есть лишний хлор, железо или соли жесткости. В малых же поселках или при прорывах труб риски растут, так что лучше задействовать фильтр или чайник.

Правда ли, что мутная вода хуже поддается дезинфекции?

Да, взвесь сильно мешает. Соринки прячут бактерии от лучей ультрафиолета, а посторонняя органика перехватывает озон. Из-за этого мутную жидкость сначала всегда пропускают через механические фильтры.

Какой способ надежнее всего расправляется с микробами и вирусами?

У каждого свои особенности. Озонирование лидирует по силе и за счет окисления выжигает почти все известные угрозы. Ультрафиолетовые лучи ломают ДНК и РНК микробов, но требуют идеальной прозрачности потока. Хлор отлично справляется с бактериями, но пасует перед некоторыми вирусами и цистами паразитов. Обратный осмос физически отсеивает микроорганизмы через нанопоры, выдавая почти дистиллят. Кипячение в течение 1–5 минут убивает живые организмы, но оставляет на месте химические примеси.

Меняются ли свойства и состав жидкости после очистки?

Химикаты (хлор, озон) могут подпортить привкус и аромат. УФ-лучи вообще не меняют формулу. Мембрана обратного осмоса забирает вместе с грязью и полезные минералы, поэтому воду после нее нужно обогащать заново. А долгое кипение выгоняет растворенный кислород и немного повышает концентрацию солей.

Проблема дезинфекции сегодня важна как никогда, ведь качество природных источников повсеместно падает. Однако опыт доказывает: новые технологии позволяют довести до строгих нормативов абсолютно любое исходное сырье. Это дает возможность не только брать ресурсы из природы, но и запускать системы замкнутого кругового водоснабжения. Подобный подход заметно снизит нагрузку на экологию и сбережет ее для будущих поколений.

Источник изображения на шапке: freepik / magnific.com