Oczyszczanie i dezynfekcja wody
Co oznacza dezynfekcja wody pitnej? Rozumie się przez to szereg działań mających na celu całkowitą lub częściową eliminację wirusów i bakterii z wody, które mogą powodować wiele chorób zakaźnych.
Ale jednocześnie należy rozumieć, że całkowite oczyszczenie wody ze wszystkich bakterii sprawi, że będzie ona nieodpowiednia do stosowania z żywnością. Dlatego należy być bardzo ostrożnym zarówno w doborze określonej metody dezynfekcji, jak i przeprowadzeniu analizy chemicznej i biologicznej próbki wody. Istnieje kilka metod wpływania na szkodliwe mikroorganizmy:
- Substancja chemiczna lub odczynnik;
- Fizyczne lub bez odczynników;
- Łączny.
Mikroorganizmy
Każda z tych metod pozwala w określony sposób pozbyć się wszelkich szkodliwych mikroorganizmów. Na przykład metody chemiczne działają za pomocą specjalnych odczynników koagulujących, które są dodawane do wody specjalnie w celu dezynfekcji. To chlorowanie, ozonowanie, stosowanie podchlorynu sodu, srebra, krzemu i wielu innych substancji, które pomagają albo pozbyć się „szkodników”, albo przynajmniej spowolnić ich rozmnażanie. Metody bezodczynnikowe - dezynfekcja wody z fizycznym nieodczynnikowym wpływem na ciecz. Są to promieniowanie UV, dezynfekcja elektropulsowa i inne podobne metody.
Metody łączone są stosowane naprzemiennie z efektami fizycznymi i chemicznymi. Takie podejście do dezynfekcji jest najskuteczniejsze iz reguły pozwala nie tylko na całkowitą dezynfekcję płynu, ale także zapobiega wtórnemu rozmnażaniu się bakterii i wirusów w wodzie. Ponadto zastosowanie kilku metod pozwala również na oczyszczenie go z innych zanieczyszczeń.
Chemiczna dezynfekcja wody
Obejmują one obróbkę cieczy utleniającymi koagulantami: ozonem, podchlorynem sodu, chlorem i innymi. Należą do nich jony metali ciężkich. Aby osiągnąć najbardziej stabilny efekt dezynfekcji tą metodą, trzeba umieć jak najdokładniej określić dawkę odczynnika, który będzie wstrzykiwany, a następnie zapewnić niezbędny czas na kontakt wody Substancja.
Dawkę określa się metodami obliczeniowymi, a także próbną dezynfekcją. Warto zauważyć, że bardzo ważne jest dokładne obliczenie dawki. Ponieważ mała dawka może nie tylko nie zadziałać, ale również zapewnić szybki wzrost liczby bakterii w roztworze. Przykładem takiego efektu jest ozon, który w niewielkich ilościach zabija część bakterii, tworząc specjalne związki, które budzą uśpione wcześniej bakterie i stwarzają idealne warunki do rozmnażania.
Aby zapewnić długotrwały efekt, dawkę odczynnika oblicza się zwykle w nadmiarze, co gwarantuje zniszczenie mikroorganizmów w wodzie, a w okresie po dezynfekcji wody nie pozwoli im się rozmnażać.
Ale nadmiar powinien być dokładnie taki, aby nastąpiła dezynfekcja, ale jednocześnie osoby spożywające wodę jako napój nie są zatrute, ponieważ większość odczynników jest dość toksyczna i może tworzyć trwałe związki mutagenne i rakotwórcze.
- Chlorowanie
Mimo obecności wielu nowoczesnych metod oczyszczania i dezynfekcji wody, chlorowanie jest nadal stosowane w naszym stanie w praktyce wodociągowej. Tłumaczy się to łatwością obsługi, konserwacji, a także wysoką wydajnością i oczywiście niskim kosztem odczynnika. Ważną zaletą w stosowaniu tej metody jest przede wszystkim jej następstwo. Nawet przy niewielkim nadmiarze chloru (np. woda zawiera około 0,5 mg/l chloru resztkowego) rozwój mikroorganizmów nie następuje ponownie.
Ale ta metoda ma również pewne wady. Chlor po utlenieniu ma bardzo wysoki stopień mutagenności, toksyczności i rakotwórczości. Nawet późniejsze oczyszczanie wody węglem aktywnym nie usuwa całkowicie związków powstałych podczas procesu chlorowania. Mają dość dużą odporność i bardzo zanieczyszczają wodę pitną. Następnie spływ prowadzi do rzek, a następnie toksyczne substancje spływają z prądem. Dlatego wciąż trwają poszukiwania odczynników, które będą miały dobrą zdolność dezynfekcji wody pitnej, a przy tym będą wywoływać mniej „skutków ubocznych” w procesie aplikacji.
Do tej pory najbardziej pozytywne sprzężenie zwrotne osiągnięto dzięki zastosowaniu dwutlenku chloru, którego zdolność do działania na wirusy i bakterie jest znacznie większa niż zwykłego chloru. Ten sam odczynnik i stopień zanieczyszczenia wody jest o rząd wielkości mniejszy. To prawda, że dwutlenek chloru jest dość drogi i musi być wytwarzany natychmiast w miejscu użycia. Ponadto jego perspektywy nie wykraczają poza małe instalacje o niskiej wydajności.
Stosowany w chlorowaniu chlorem, wybielaczem i innymi pochodnymi pierwiastka. Oprócz głównej funkcji (czyli dezynfekcji) chlor pomaga również monitorować zapach, smak, zapobiega rozwojowi glonów, utrzymuje filtry w czystości, usuwa mangan, żelazo, niszczy siarkowodór, przebarwienia itp.
Ryzyko stosowania chloru jest bardziej związane z powstawaniem trihalometanów. Pochodne metanu w każdej postaci wywierają silne działanie rakotwórcze na organizm człowieka, przyczyniając się tym samym do wzrostu komórek nowotworowych. Warto zauważyć, że gotowanie chlorowanej wody, które wielu uważa za wyjście z tej sytuacji, tylko pogarsza sytuację, ponieważ pod wpływem wysokich temperatur w chlorowanej wodzie powstaje bardzo silna trucizna zwana dioksynami.
Badania pokazują, że chlor i inne jego pochodne powodują choroby przewodu pokarmowego, wątroby, układu krążenia, a także nadciśnienie, miażdżycę, różnego rodzaju alergie, wpływają na skórę i włosy. Chlor rozkłada białko w organizmie.
Wiele osób uważa, że aby po chlorowaniu powstało jak najmniej szkodliwych związków, wodę należy najpierw oczyścić z różnych zanieczyszczeń, ponieważ związki powstają w wyniku oddziaływania chloru z rozpuszczonymi w cieczy substancjami organicznymi.
- Ozonowanie
Ozonowanie w stanie ciekłym umożliwia rozkład cząsteczek ozonu w roztworze, tworząc w ten sposób tlen atomowy. Pozwala zniszczyć układ enzymatyczny komórki drobnoustrojów i utlenić niektóre związki, które mogą nadać wodzie raczej nieprzyjemny zapach. Ta metoda wymaga dokładnych obliczeń, ponieważ przy nadmiarze ozonu w wodzie może pojawić się nieprzyjemny zapach. Ponadto zbyt dużo ozonu może przyspieszyć proces korozji metalu. Znajduje to odzwierciedlenie nie tylko w instalacji wodno-kanalizacyjnej, ale także w sprzęcie AGD i naczyniach, które mają kontakt z tą wodą.
Z punktu widzenia higieny jest to najlepsza metoda chemiczna, która może zapewnić najszybszą i co najważniejsze bezpieczną dezynfekcję wody dla człowieka i środowiska bez późniejszego powstawania rakotwórczych, wysoce toksycznych związków. Ale ta metoda wymaga imponującego zużycia energii elektrycznej, obsługi złożonego sprzętu i wysoko wykwalifikowanej obsługi. Dlatego ta metoda działa najskuteczniej głównie w scentralizowanych systemach zaopatrzenia w wodę. Warto wspomnieć, że jest dość drogi w użytkowaniu.
Sam gaz jest dość niebezpieczny w procesie produkcyjnym, trujący, a nawet wybuchowy. Wiele firm oferuje instalacje stacjonarne do domków, ale należy rozumieć, że bez wykwalifikowanych systemów konserwacji i sterowania takie urządzenia mogą zatruwać powietrze i wodę, a w efekcie właścicieli. W takiej instalacji zawsze istnieje również ryzyko wystąpienia sytuacji wybuchowej.
Według niektórych doniesień po ozonowaniu może wystąpić wtórny wzrost liczby bakterii. Wynika to z faktu, że po takim uzdatnianiu wody rozpoczyna się rozkład grup fenolowych substancji humusowych. I przyczyniają się do aktywacji innych mikroorganizmów, które przed przetwarzaniem były w stanie „uśpionym”. Dlatego nie należy oczekiwać 100% wysokiej jakości czyszczenia z ozonu. Ale w przeciwieństwie do chloru, ozon należy do pierwszej kategorii pod względem niebezpieczeństwa. Również ze względu na oddziaływanie ozonu na metale (korozja), zanim uzdatniona woda zostanie przepuszczona przez rury, należy poczekać na okres rozpadu ozonu. Wyjątkiem może być transport świeżo uzdatnionej wody z niektórych rodzajów tworzyw sztucznych, betonu, cementu azbestowego i innych podobnych materiałów.
- Odczynniki polimerowe/środki antyseptyczne
Oddzielną odczynnikową metodą oczyszczania wody jest dezynfekcja odczynnikami polimerowymi, które należą do klasy polimerycznych środków antyseptycznych. Najbardziej znanym przedstawicielem tej klasy jest Biopag. W porównaniu z chlorem i ozonem lek ten nie szkodzi zdrowiu, nie działa miejscowo drażniąco na powierzchnie śluzowe i skórę, nie wywołuje reakcji alergicznych. Wśród zalet: brak zapachu, koloru, smaku z wody pod koniec procesu oczyszczania, brak działania korozyjnego na metale i uszkodzenia strojów kąpielowych. Stosowanie takich środków antyseptycznych jest niezwykle proste, ale mimo to mają długotrwały efekt dezynfekcyjny. Ten rodzaj dezynfekcji wody stosowany jest najczęściej w basenach publicznych.
- Inne odczynniki
W metodach odczynnikowych stosuje się również różne związki metali ciężkich, jod, brom itp. Wymagają jednak pewnej wiedzy w zakresie zastosowania i dokładności obliczeń. Z drugiej strony dezynfekcja wody pitnej za ich pomocą przebiega znacznie sprawniej i lepiej. Dezynfekcja z użyciem jonów metali ciężkich jest często wyróżniana jako osobna metoda - oligodynamiczna dezynfekcja wody. Najczęściej stosuje się jony metali szlachetnych. Doskonałym przykładem jest srebro. Ale musisz zrozumieć, że nie usuwa się z wody, a jedynie hamuje rozwój bakterii na czas działania. Ponadto ta metoda wymaga określonej ilości określonej substancji. Srebro szybko gromadzi się w organizmie, ale jest wydalane bardzo ciężko i powoli.
Inne odczynniki, które nie są powszechnie stosowane, obejmują silne środki utleniające, takie jak podchloryn sodu. Ten konkretny odczynnik jest stosowany w przypadkach, gdy wskaźniki wody są raczej niestabilne i często się zmieniają. Wskazaniem do stosowania może być obecność w płynie planktonu, substancji organicznych wpływających na stopień zabarwienia wody. Zastosowanie podchlorynu sodu, który otrzymuje się przez elektrolizę 2-4% roztworów chlorku sodu (jest to zwykła sól kuchenna) lub wody zmineralizowanej, uważane jest za jedną z najbardziej obiecujących i bezpiecznych dla człowieka i środowiska metod oczyszczania wody. Chlorowodorek sodu w swoim chemiczno-bakteriobójczym działaniu jest identyczny z rozpuszczonym chlorem, ale jednocześnie działa długofalowo i jest bezpieczniejszy dla zdrowia. Jest również bezpieczniejszy dla środowiska.
Wśród wad należy zauważyć: zwiększone zużycie odczynnika ze względu na niski stopień jego konwersji. Reszta pozostaje w wodzie jako „balast”, zwiększając zasolenie roztworu. Zmniejszenie ilości soli po dekontaminacji często wymaga znacznie więcej energii i zużycia materiału anodowego. A to już jest znacznie droższe niż chlorowanie.
Fizyczna dezynfekcja wody
Metody fizyczne obejmują te metody, które wpływają na ciecz za pomocą promieni UV, ultradźwięków i innych procesów. Najpierw przeprowadza się wstępne oczyszczanie: woda jest filtrowana i koagulowana. Pomaga to usunąć zawieszone cząstki, imponującą część drobnoustrojów w płynie, jaja robaków.
Podczas stosowania promieniowania ultrafioletowego do dostępnej objętości wody musi zostać dostarczona pewna ilość energii. Oblicz jego ilość w następujący sposób: moc promieniowania, która jest mnożona przez czas kontaktu. W takim przypadku konieczne jest określenie zanieczyszczenia wody bioorganizmami. W takim przypadku obliczana jest liczba mikroorganizmów na 1 ml cieczy. Określ również obecność w wodzie bakterii wskaźnikowych, które należą do grupy Escherichia coli (w skrócie BGKP). E. coly - jej główny przedstawiciel - określa się po prostu.
Ogólnie należy mieć świadomość, że CGB są obecne w wodzie zanieczyszczonej kałem. Organizmy te mają najwyższą odporność na procesy dezynfekcji. E.coly jest najbardziej nieszkodliwą z grupy i pomaga zidentyfikować bakteryjne skażenie wody. Zgodnie z SanPiN 2.1.4.1074-01 całkowita liczba bakterii nie powinna przekraczać 50 na 100 ml bakterii z grupy colipoma.
Ale ta norma nie zawsze może być skorelowana z dezynfekcją wody przed wirusami. Na przykład promieniowanie ultrafioletowe i chlor oddzielnie zapewniają różne poziomy oczyszczania i dezynfekcji wody zgodnie z indeksem coli. Tak więc promienie UV mają lepszy wpływ na bioorganizmy niż chlor. Ale ozon będzie w przybliżeniu równy promieniom UV, zgodnie z wynikami czyszczenia.
- Uzdatnianie wody promieniami UV
Promienie UV mogą wpływać na metabolizm komórkowy, systemy enzymatyczne komórek bakteryjnych. Niszczą bakterie wegetatywne i, co ważne, zarodniki, które są dość trudne do zniszczenia. Właściwości organoleptyczne wody nie zmieniają się. Ten rodzaj leczenia nie może wpływać na powstawanie substancji toksycznych, dlatego też nie ma górnego progu dawki. W związku z tym, zwiększając dawkę promieniowania UV, będziesz w stanie osiągnąć najlepsze wyniki w oczyszczaniu i dezynfekcji wody. Ale ta metoda ma również wadę - całkowity brak następstw. Takie procesy wymagają również inwestycji kapitałowych w sferze od klienta: znacznie więcej niż w przypadku chlorowania, ale znacznie mniej niż w przypadku ozonowania. Dlatego do użytku indywidualnego takie instalacje będą najlepszą opcją, ponieważ mniejsze urządzenia wyjdą kosztem w przybliżeniu na poziomie chlorowania, tylko ze wszystkimi wynikającymi z tego zaletami tego rodzaju dezynfekcji wody.
Najczęściej jeden czynnik może obniżyć skuteczność takiej instalacji: zanieczyszczenie lamp kwarcowych mineralnymi osadami soli, które są oparte na składzie mineralno-organicznym. Ten problem jest rozwiązany w prosty sposób – albo do wody dodaje się kwasy spożywcze (z podobnym problemem świetnie spisuje się ocet), krążąc w instalacji, albo powierzchnia lamp jest czyszczona mechanicznie.
Dezynfekcja promieniowaniem UV jest przeprowadzana dopiero po wstępnym oczyszczeniu wody, ponieważ zanieczyszczenia obecne w wodzie mogą po prostu zniweczyć cały proces poprzez ekranowanie promieni UV. Najbardziej optymalna długość fali to 200-295 nm. Najskuteczniejszy jest „złoty środek” – 260 nm. Ten poziom promieniowania aktywnie niszczy cytoplazmę komórek, wpływając na koloidy białkowe.
Promieniowanie ultrafioletowe, bez przesady, jest zdecydowanie najskuteczniejszą metodą dezynfekcji wody. To narzędzie należy do niewidzialnej części widma o krótkich falach. Żywotność lampy UV to średnio kilka tysięcy godzin.
- Dezynfekcja ultradźwiękowa
Dezynfekcja wody za pomocą urządzeń ultradźwiękowych opiera się na zdolności niektórych częstotliwości dźwięku do wywoływania kawitacji, tj. tworzą puste przestrzenie, które tworzą dużą różnicę ciśnień. Taki dysonans prowadzi do pęknięcia błon komórkowych i późniejszej śmierci komórki bakteryjnej. Poziom działania bakteriobójczego zależy od intensywności drgań dźwięku. Ale te instalacje wymagają pewnego sprzętu, wykwalifikowanej konserwacji, a także są dość drogie.
Ultradźwięki są wytwarzane przez generator - magnetostrykcyjny lub piezoelektryczny. Aby dezynfekcja przebiegała jak najskuteczniej, tworzona jest częstotliwość dźwięku 48 tys. Hz. Mówiąc o skuteczności ultradźwięków, warto wspomnieć o następującym fakcie: częstotliwość 20 tys. Hz pozwala na cięcie metali, a nawet obróbkę diamentów. Ale przy niskiej częstotliwości ultradźwięki mogą powodować wzrost liczby bakterii w wodzie. Dlatego użytkownik takiej instalacji musi posiadać wiedzę na temat zachodzących procesów i konserwacji drogiego sprzętu.
- Wrzenie
Ale najpopularniejszą i najbardziej rozpowszechnioną metodą fizyczną wśród ludzi pozostaje przez bardzo długi czas gotowanie wody, co daje najwyższe możliwe wyniki: prawie wszystkie szkodliwe bakterie, bakteriofagi, wirusy, antybiotyki i wiele innych obiektów biologicznych ulegają zniszczeniu. Gazy rozpuszczone w cieczy są również eliminowane, a pH (twardość) wody znacznie się zmniejsza. Walory smakowe wody nie ulegają silnym zmianom.
Kreskówka metod oczyszczania wody
W wielu przypadkach najskuteczniejsze będzie kompleksowe podejście do dezynfekcji wody. Odnosi się to do stosowania metod bezodczynnikowych i odczynnikowych. Przykładem może być dezynfekcja UV i późniejsze chlorowanie. W ten sposób nie tylko eliminowane są szkodliwe mikroorganizmy, ale zagwarantowany jest również brak wtórnego biozanieczyszczenia. Warto zauważyć, że takie połączone podejście nie tylko zniszczy mikroorganizmy w wodzie, ale także zmniejszy zawartość odczynników. Pozwoli to nie tylko zaoszczędzić pieniądze na odczynnikach, ale także ogólnie poprawi stan samej wody.
Często stosuje się również ozonowanie, a następnie chlorowanie. Z tego powodu w zasadzie nie powinno dojść do wtórnego skażenia biologicznego. Tworzenie się toksycznych związków zawierających chlor w wodzie również gwałtownie spada po zabiegu.
Warto wspomnieć o takiej metodzie dezynfekcji i oczyszczania wody jak filtracja. Ale w tym przypadku całkowite oczyszczenie będzie możliwe tylko wtedy, gdy elementy filtrujące będą miały komórki mniejsze niż filtrowane mikroorganizmy, czyli około 1 mikrona. Ale nawet w tym przypadku w ten sposób można usunąć z wody tylko bakterie. Wiadomo, że wirusy są znacznie mniejsze. W takich przypadkach stosuje się filtry o porach 0,1-0,2 mikrona.
Obecnie coraz większą popularność zyskuje nowy system filtracji o nazwie „Purifier”. Według producentów takie oczyszczanie wody jest dość skuteczne, ponieważ urządzenie wykorzystuje kilka systemów dezynfekcji wody. Najpopularniejszymi oczyszczaczami są te, które wykorzystują najwydajniejszy system filtracji.
To urządzenie jest oczyszczaczem i podgrzewaczem wody z późniejszą dostawą. Niektóre modele potrafią nie tylko podgrzać wodę do 95 stopni, ale także schłodzić ją do 4 stopni. Urządzenie jest podłączone do rur z doprowadzeniem zimnej wody za pomocą specjalnej plastikowej rurki, którą układa się pod sufitem podwieszanym, listwą przypodłogową lub kanałem kablowym.
To urządzenie jest przeznaczone do użytku biurowego lub domowego. Producent twierdzi również, że uzyskana w ten sposób woda będzie znacznie tańsza niż woda butelkowana. Trudno ten fakt potwierdzić lub obalić, ponieważ statystyki aplikacji nie zostały jeszcze ogłoszone w krajowych otwartych przestrzeniach.
Nowe sposoby dezynfekcji wody
Ostatnio pojawiły się bardziej „młode” metody oczyszczania i dezynfekcji wody: elektropulsacyjna i elektrochemiczna. Najjaśniejszymi krajowymi przedstawicielami tej techniki są „Szafir”, „Szmaragd”, „Akwamaryn”. Działają przy użyciu membranowego reaktora elektrochemicznego, przez który przepuszczana jest woda. Reaktor jest oddzielony membraną ceramiczno-metalową z możliwością przeprowadzenia ultrafiltracji w rejony anody i katody. Po doprowadzeniu prądu do komór katodowych i anodowych zaczynają się w nich tworzyć roztwory kwaśne i zasadowe, a następnie formacja elektrolityczna (zwana również aktywnym chlorem). W takim środowisku prawie wszystkie szkodliwe mikroorganizmy giną dość szybko, a niektóre związki rozpuszczone w wodzie również ulegają zniszczeniu.
Wydajność takiego urządzenia generalnie zależy od konstrukcji elementu przepływowego i pewnej liczby elementów. Anolity i katolity można również stosować w oddzielnych jednostkach. Najczęściej wykorzystywane są w medycynie. Ale należy rozumieć, że woda jest tylko dezynfekowana i oczyszczana. Stwierdzenia producentów, że powstałe rozwiązanie staje się cudowne i leczące dzięki zmianie struktury to tylko chwyt reklamowy. Ta metoda nazywa się technologią ECA.
Działanie elektropulsacyjne oznacza ładunek elektryczny w wodzie, który powoduje w pewnym stopniu falę uderzeniową o ultrawysokim ciśnieniu, a następnie promieniowanie świetlne, a w rezultacie powstanie ozonu, który, jak już się dowiedzieliśmy, jest niezwykle szkodliwy dla mikroorganizmów i obiekty biologiczne ogólnie w wodzie. Ta metoda dezynfekcji płynem, przy odpowiedniej konserwacji urządzenia i wszystkich zabiegach, pozwoli na jak najczystszą wodę, a dzięki powstawaniu ozonu, z dezynfekowanej cieczy zostaną usunięte niektóre elementy zanieczyszczające.
Wymienione powyżej nowe metody oddziaływania na drobnoustroje w warunkach domowych nie mogą być jednak stosowane ze względu na złożoność zachodzących procesów i niezbędną wiedzę, którą trzeba będzie zastosować w praktyce. Ponadto taki sprzęt będzie wymagał znacznych inwestycji kapitałowych.
Warto wspomnieć, że początkowo normy sanitarne nie zakładają całkowitego zniszczenia wszystkich szkodliwych drobnoustrojów znajdujących się w wodzie. Celem dezynfekcji było w rzeczywistości usunięcie lub dezaktywacja najbardziej niebezpiecznych dla zdrowia bakterii, wirusów i innych elementów biologicznych, ponieważ całkowicie sterylna woda może szkodzić zdrowiu ludzkiemu.
Biorąc pod uwagę potrzebę oczyszczania wody przede wszystkim dla zdrowia człowieka, warto wybrać najbardziej optymalne opcje dezynfekcji. Jednak przed podjęciem określonych decyzji konieczne jest określenie stopnia zanieczyszczenia wody nie tylko związkami biologicznymi i mineralnymi, ale także mikroorganizmami. Prawidłowa identyfikacja przyczyn pomoże wybrać najwłaściwszą opcję.
