• Zaopatrzenie w wodę
• Lakierki
• Oczyszczanie wody
• studnie
• Filtry

Metody dezynfekcji wody

Przy wykonywaniu oczyszczania wody konieczne jest stosowanie metod dezynfekcji, które eliminują niebezpieczeństwo pozostawania w niej bakterii chorobotwórczych po filtracji i koagulacji. Najważniejsze z nich to: chlorowanie, ozonowanie, stosowanie soli metali ciężkich oraz fizyczne metody oddziaływania (ultradźwięki i ultrafiolet). W dużych oczyszczalniach stosuje się chlorowanie i czyszczenie substancjami zawierającymi chlor. Czy jednak ta metoda jest skuteczna i bezpieczna?

Stosowanie chloru i substancji go zawierających

Istotą tej metody dezynfekcji wody jest stworzenie warunków do zachodzenia reakcji chemicznych typu redoks. Pod wpływem chloru na związki organiczne zaburzony zostaje metabolizm komórek bakteryjnych, co prowadzi do ich śmierci.

Skuteczność odczynnika zależy od obecności w jego składzie wolnego lub związanego chloru, a także od jego stężenia. Za najlepszą opcję uważa się zbieżność ilości odczynnika ze stężeniem bakterii, co doprowadzi do całkowitego utlenienia wszystkich zanieczyszczeń różnego pochodzenia. W przypadku nadmiernego zużycia chloru w wodzie pojawiają się płatki i grudki powstałe w wyniku adsorpcji zawieszonych ciał stałych. W efekcie okazuje się, że znajdujące się w nich bakterie i drobnoustroje pozostały w stanie chronionym, nietkniętym, co jest niedopuszczalne.

Podczas procesu dezynfekcji wody dochodzi do niszczenia, rozkładu lub mineralizacji zanieczyszczeń. Jeśli w ściekach znajdują się pierwiastki rozpuszczalne i nierozpuszczalne, podczas reakcji mogą wystąpić nieprzyjemne zapachy spowodowane rozkładem produktów zawierających chlor, a także substancji organicznych i organizmów. Fenole i związki aromatyczne uważane są za najbardziej nieprzyjemne, ponieważ smak wody zmienia się, gdy występują tylko w jednej dziesięciomilionowej części. Sytuacja może się jeszcze bardziej pogorszyć wraz ze wzrostem temperatury w postaci uporczywego zapachu.

Składniki zawierające chlor pomagają również filtrować i klarować ścieki:

1. Kwas podchlorawy jest słaby i dlatego jego działanie musi być zapewnione przez aktywność środowiska i odpowiedni rodzaj reakcji chemicznej.
2. Dwutlenek chloru jest najbardziej interesujący w dezynfekcji, ponieważ po obróbce nie tworzą się fenole, a zatem gwarantowany jest brak nieprzyjemnego zapachu.

Aby uniknąć pojawienia się zapachu i smaku wody, wykonuje się chlorowanie z amonizacją. W procesie hydrolizy chloramin, ze względu na wolne tempo reakcji, przejawia się działanie przeciwbakteryjne.

Jednak pomimo wszystkich zalet chlorowania, metoda ta ma poważną wadę, jaką jest brak pełnej sterylności wody. Bakterie tworzące przetrwalniki i niektóre rodzaje niebezpiecznych wirusów pozostają w wodzie w pojedynczych ilościach. Aby je zniszczyć, konieczne jest znaczne zwiększenie stężenia chloru i czasu kontaktu.

Ozonowanie wody

Metoda ozonowania polega na dużej dyfuzji ozonu przez otoczki rozpuszczonych w wodzie mikroorganizmów, a następnie ich utlenianiu i śmierci. Posiadając silne działanie antybakteryjne, ozon jest w stanie kilkakrotnie szybciej niszczyć bakterie chorobotwórcze niż chlor w innych identycznych warunkach. Maksymalną skuteczność osiąga się przy niszczeniu bakterii wegetatywnych. Mikroorganizmy przetrwalnikujące wykazują dużą odporność i są znacznie gorzej niszczone.

Ważnym punktem w tej metodzie jest dobór stężeń ozonu w wodzie, ponieważ bezpośrednio decyduje o tym, które bakterie zostaną zniszczone, a które nie. Na przykład do zabicia racicznicy potrzebna jest dawka 3 mg/l, która jest całkowicie bezpieczna dla dalszego istnienia roztoczy wodnych i chiromonidów. Dlatego konieczne jest przeprowadzenie składu chemicznego wody i określenie rodzajów znajdujących się w niej mikroorganizmów, czyli stopnia zanieczyszczenia wody. Zwykle dawka mieści się w zakresie 0,5-4,0 mg/L.

Stopień dezynfekcji i klarowania wody ozonem znacznie się pogarsza wraz ze wzrostem zmętnienia. Jednak stopień oczyszczenia jest praktycznie niezależny od temperatury wody.

Wśród zalet tej metody są:

1. Poprawa smaku wody oraz całkowity brak dodatkowych substancji aktywnych chemicznie lub ich związków.
2. Brak konieczności wykonywania dodatkowych czynności w przypadku przekroczenia stężenia ozonu, jak np. w przypadku chlorowania.
3. Możliwość tworzenia ozonu w wyniku reakcji chemicznej bezpośrednio w roztworze wodnym lub za pomocą ozonatorów.

Sądząc z powyższego, metoda jest bezpieczna i skuteczna, ale jej powszechne zastosowanie w sprzątaniu stało się koniecznością zużycia dużej ilości energii elektrycznej, a także złożonością technicznej realizacji.

Wykorzystanie jonów srebra

Dezynfekcja wody za pomocą jonów srebra opiera się na powstających procesach chemicznych, które nie są do końca poznane. Postawiono jednak następujące hipotezy:

1. Jony zaburzają metabolizm bakterii ze środowiskiem zewnętrznym, co prowadzi do ich śmierci.
2. Jony, dzięki adsorpcji na powierzchni mikroorganizmów, pełnią rolę katalityczną i w obecności tlenu utleniają plazmę.
3. Jony wnikają do wnętrza szkodliwej komórki i niezawodnie łączą się z protoplazmą, zaburzając jej funkcjonalność i tym samym ją niszcząc.

Szybkość reakcji chemicznej wzrasta wraz ze wzrostem stężenia reagentów i wzrostem temperatury ośrodka. Po podgrzaniu do 10 0 szybkość reakcji wzrasta kilkakrotnie po pewnym czasie. Dlatego pełna dezynfekcja z optymalną szybkością iw możliwie najkrótszym czasie osiągana jest poprzez podgrzanie do określonego poziomu temperatury, który zależy od stopnia zanieczyszczenia.

Do oczyszczania wody stosuje się również srebro metaliczne, ponieważ zawiera jony srebra o niewielkim stężeniu, które działają oczyszczająco. Ich kumulacja jest stymulowana obecnością zwiększonej powierzchni kontaktu z metalicznym srebrem. Dlatego przy zastosowaniu tej metody uzyskuje się zwiększenie powierzchni styku dzięki osadzeniu na materiale o rozwiniętej powierzchni, przez który przepuszczana jest woda.

Z technicznego punktu widzenia metoda ta jest realizowana poprzez tworzenie procesów elektrolitycznych, w których srebro działa jako materiał anodowy. Dostosowując parametry elektryczne możliwe jest uzyskanie pożądanego stężenia jonów oraz kontrolowanie przebiegu procesu dezynfekcji wody z dużą dokładnością. Do dokładnego dozowania jonów srebra stosuje się jonizatory. Stężenie reguluje się poprzez ocenę zawartości soli, które są przyczyną zmiany potencjału między elektrodami. Dlatego „srebrna woda” jest przygotowywana osobno.

Porównując metodę jonizacji srebra z chlorowaniem, naukowcy wyróżniają tę pierwszą, ponieważ jest w stanie skuteczniej zabijać bakterie i mikroorganizmy. Jednak dość trudno jest mu poradzić sobie z niektórymi rodzajami bakterii, na przykład z coli (E. coli). Jest najbardziej stabilny i dlatego dzięki jego obecności w roztworze można jakościowo ocenić stopień oczyszczenia wody. Podobnie jak w przypadku ozonowania, na szybkość oczyszczania wpływa zmętnienie roztworu i ilość zawieszonych cząstek.

Dezynfekcja wody za pomocą fal ultradźwiękowych

Dezynfekcja ultradźwiękowa polega na tworzeniu fal sprężystych, których częstotliwość przekracza 20 kHz i ma określoną intensywność. Zmieniają właściwości cieczy i niszczą materię organiczną, zwiększając ciśnienie wokół nich o 10 5 atmosfer (efekt kawitacji). Oznacza to, że śmierć bakterii następuje nie z powodu trwającej reakcji chemicznej, ale z powodu mechanicznego zniszczenia, powodującego rozpad składnika białkowego protoplazmy. Najbardziej narażone są mikroorganizmy jednokomórkowe, przywry monogenetyczne, a także większe organizmy zanieczyszczające wodę.

Istnieje kilka sposobów na wytworzenie promieniowania:

1. Efekt piezoelektryczny. Kiedy powstaje pole elektryczne, kryształy kwarcu mogą się odkształcać i emitować fale ultradźwiękowe. Stosowane są płyty kwarcowe o tej samej grubości i określonym kształcie, polerowane i szczelnie nakładane po obu stronach grubej stalowej płyty. Kiedy prąd zostanie przyłożony do masywnej płytki w polu elektrycznym, emituje ona ultradźwięki.
2. efekt magnetostrykcyjny. Opiera się na namagnesowaniu obiektów ferromagnetycznych pod działaniem pola magnetycznego, które zmienia ich wymiary geometryczne i objętość, a następnie przesuwa linię środkową. Efekt zależy od kąta przyłożenia pola względem osi kryształu, jeśli mówimy o pojedynczym krysztale. Dzięki pomiarowi poziomu ultradźwięków ta metoda jest bardziej wydajna niż pierwsza.

W badaniach laboratoryjnych stwierdzono, że ultradźwięki są w stanie zniszczyć ponad 95% Escherichia coli w czasie do dwóch minut. Należy jednak rozumieć, że wraz ze szkodliwymi bakteriami następuje również niszczenie pożytecznych. W szczególności stwierdzono naruszenie flory i fauny planktonu morskiego. Oznacza to, że możemy stwierdzić, że metoda jest bardzo skuteczna, ale woda traci swoje korzystne właściwości pod wpływem jej, co jest jej główną wadą.

Obróbka cieplna

Metoda polega na gotowaniu wody poprzez podniesienie temperatury powyżej 100 0 C. Dość skuteczna metoda dezynfekcji wody, ale powolna w porównaniu do innych metod i wymagająca znacznych kosztów energii do ogrzewania. Dlatego stosuje się go tylko w przypadkach, gdy objętość wody jest minimalna. Jest prosty i nie wymaga specjalnych umiejętności i wiedzy, dlatego stał się szeroko rozpowszechniony do pozyskiwania niewielkich ilości wody pitnej w stołówkach, szpitalach itp. Ze względu na swoją masywność i ekonomiczność nie jest stosowany na skalę przemysłową ani na małą skalę.

Wśród niedociągnięć można wyróżnić fakt, że obróbka cieplna wody nie jest w stanie usunąć patogennych zarodników. Dlatego ta metoda nie może być stosowana do dezynfekcji roztworów wodnych o nieznanym składzie chemicznym.

Lampy UV

Dezynfekcję ultrafioletową uzyskuje się poprzez zastosowanie promieni o długości fali w zakresie 2000-2950 A, które zmieniają kształt bakterii, całkowicie je niszcząc. Efekt zależy od energii przekazanej przez promieniowanie, zawartości zawiesiny w roztworze, liczebności drobnoustrojów, zmętnienia i chłonności środowiska wodnego. Dlatego zwyczajowo rozróżnia się takie stopnie wpływu narażenia na promieniowanie:

1. Bezpieczna dawka promieniowania, która nie zabija bakterii.
2. Minimalna dawka, która powoduje śmierć części bakterii danego gatunku. Jednak bakterie, które były w spoczynku, zaczynają aktywnie rosnąć i namnażać się w specjalnie stymulowanym środowisku. Przy dłuższej ekspozycji wymierają.
3. Pełna dawka, która prowadzi do dezynfekcji wody.

Najbardziej odporne na promieniowanie UV są E. coli. Dlatego dzięki ich ilości można jakościowo określić stopień dezynfekcji wody przy braku bakterii tworzących przetrwalniki. W ich obecności kryterium czystości wody jest pojawienie się odporności na promieniowanie bakterii tworzących zarodniki.

Źródłami promieniowania UV są lampy rtęciowe, argonowo-rtęciowe lub rtęciowo-kwarcowe. Skuteczność i celowość ich stosowania zależy bezpośrednio od współczynnika absorpcji. Lampy o niskim ciśnieniu mają maksymalny efekt bakteryjny, ale mają moc do 30 W, a przy wysokim ciśnieniu mniejszy efekt, ale zwiększona moc.

Zaletami metody są:

1. Nie ma potrzeby wykorzystywania fizycznych lub chemicznych właściwości wody ani stosowania odczynników.
2. Bez wytrącania i zanieczyszczeń.
3. Spójność koloru i smaku wody, a także brak obcych zapachów.
4. Łatwość wdrożenia.

Oznacza to, że metoda UV jest najbezpieczniejsza i najskuteczniejsza w procesie dezynfekcji wody i jest całkowicie pozbawiona wad wszystkich powyższych metod. Jednak przed użyciem należy go wstępnie wyczyścić, aby zmniejszyć zanieczyszczenia.

Jeśli konieczne jest oczyszczenie wody za pomocą dezynfekcji, warto skontaktować się z profesjonalistami, którzy będą w stanie ocenić skład i prawidłowo dobrać najskuteczniejsze metody. Firma EGA będzie mogła wykonać zadania w możliwie najkrótszym czasie dzięki skoordynowanym działaniom zespołu doświadczonych specjalistów. Dzięki temu woda może być bezpiecznie używana jako woda pitna.

Wideo