Дезинфекция на питейни води

Начинът, по който ще се обработва водата преди да бъде използвана, зависи най-вече от качествените й характеристики. За да се гарантира унищожаването на опасните микроби, често се налага дезинфекция. След като водата е пречистена от твърди и колоидни частици, разтворени газове, манган, желязо и т.н., в нея остават много бактерии и причинители на вируси. За да стане годна за пиене, в последния етап водата се обеззаразява.

За да бъде избран най-подходящия начин за пречистване на водата, е необходимо правилно анализиране условията на мястото - всички физични, химични и биологични параметри. Взимат се под внимание и предварителните лабораторни резултати.

Най-опасното замърсяване на питейна вода е причиненото от човешки или животински екскременти или от канализацията. В тези замърсители се съдържат големи количества патогенни микроорганизми. За да се предотврати разнасянето на опасни зарази, унищожаването или неутрализирането на микроорганизмите е много важно. Водата се тества за наличието на такива замърсители както преди самата дезинфекция, така и след нея, за да се определи дали процесът е пълноценен. Колко ще бъде ефективна дезинфекцията зависи от различни фактори. Голямо влияние за това оказва качеството на пречистваната вода – мътност, pH, примеси и т. н. Важно също така е и вида дезинфекция, която ще се използва и дозата на дезинфектанта, т.е. колко концентриран ще бъде той и за колко време ще бъде добавян към водата. Влияние оказват и други променливи, свързани с околната среда.

Например, ако водата е по-мътна, дезинфекцията няма да е толкова ефективна, защото твърдата материя предпазва организмите особено ако контактът на водата с дезинфектанта е бил ограничен. Факторите, които оказват неблагоприятно влияние върху ефективността, са кратките срокове за контакт, ниските дози дезинфектант и големите потоци отпадна вода.

Хлориране
Благодарение на своето лесно прилагане и ниска цена, хлорирането е един от най-често използваните начини за дезинфекция най-вече за питейна вода. От голямо значение е да се следят количествата хлор, които се използват. Те трябва да са минимални, за да не вредят на здравето на човека.

Хлорът може да се добави към водата във вид на хлорен газ, калциев или натриев хипохлорид, хлорен диоксид. Хипохлористата киселина е по-силен дезинфектант от хипохлоритните йони. Всички вещества, които съдържат хлор трябва да бъдат внимателно третирани, защото те са много реактивно способни. Складирането им също трябва да е така прецизно. Втечненият хлорен газ се доставя в контейнери под налягане. Газът се изтегля от бутилката и се дозира във водата с хлоринатор, който контролира и измерва дебита на газа. Разтворът на натриевия хипохлорид може да бъде доставян на място в бидони. Не трябва да се доставя наведнъж повече от количеството за един месец, защото разлагането на натриевия хипохлорат предизвиква загуба на свободния хлор и увеличение на концентрацията на хлорат за сметка на хлора.

Какво количество хлор е необходимо зависи от изискванията за дезинфекция на водата. За питейна вода минималната остатъчна концентрация на хлор трябва да е 0,1%мг/л. За ефективна дезинфекция е необходимо контактът между водата и хлора да бъде най-малко 20 минути. Качеството на процеса зависи изключително много от стойността на pH на водата. Световната здравна организация препоръчва стойност на pH по-малка от 8.

Процесът на хлориране трябва да бъде внимателно контролиран, за да не се допуснат проблеми, свързани с вкус и мирис. Поради тази причина за малки количества вода трябва да се цели използването на алтернативи на хлорирането. Избягването на предозиране често води до недостиг на хлор във водата. Това се дължи на факта, че при движението си във водопроводната мрежа, хлорът с необходимата концентрация бързо се изчерпва.

Хлорният диоксид често е предпочитан от много регулиращи и контролни органи при третиране на отпадъчни води, поради окончателно освобождаване от отговорност за последиците от дезинфекцията. Той е много избухлив и затова се използва само като воден разтвор. Много често хлорният диоксид е по-ефективен от хлорния газ при унищожаването на опасни патогени. В сравнение с хипохлорита действа много добре при унищожаване спорите на протозои. Хлорният диоксид е широкоспектърен. Той е толкова ефективен колкото хлора срещу вируси, бактерии, гъбички и по-ефективен от хлора за неутрализиране на кистови паразити като Giardia и Cryptosporidium. Използва се успешно срещу много замърсители, открити в отпадъчните води - цианиди, нитрити и сулфиди, потенциални канцерогенни вещества, желязо и манган във водата, миризми, произведени от алги, хлорофила от растенията и пестициди. Хлорният диоксид не се акумулира в околната среда и затова се използва успешно при намаляване на проблемния биофилм, бактерии, алги и други микроорганизми. Хлорният диоксид води до редукция на неприятните миризми в отпадъчните води без да се образуват хлорирани вторични продукти.

Много сериозен проблем, който може да възникне във водопроводната мрежа, е развитието на бактерията Легионела. Съществуват много методи за борба с тази бактерия, но най-ефективното, и в същото време щадящо решение, e именно хлорният диоксид. Най-благоприятното място за развитието на легионелата е предимно в системи за топла вода с нисък дебит. Там, където водата е застояла или в неправилно поддържани резервоари за топла вода. На подобни места се образува биофилм по вътрешната повърхност на тръбите и съоръженията. Този биофилм е предразполагащ за развитието на много микроорганизми вклиючително и Легионелата. Бактериите живеят, размножават се и увеличават популацията си в биофилма при температури между 30 и 50°C и по този начин носят сериозен риск за здравето на хората. Заразяването с бактерията Легионела може да доведе до фатален край особено за хора с отслабена имунна система. Това е така наречената легионерска болест. Борбата с бактерията и нейната среда е много трудна, защото Легионелата и биофилмът, в който бактерията вирее, са силно устойчиви на повечето методи за дезинфекция. За да бъде успешно елеминирана тази инфекция се налага използването на високоспециализирани решения.

Озониране
Този тип пречистване и обеззаразяване на водата е добър съвременен метод за дезинфекция. Озонът представлява алтропно състояние на кислорода. Той се образува от кислорода, чрез поглъщане на топлина. Озонът притежава висок окислителен потенциал, което осигурява бързо и пълно протичане на реакциите във водните разтвори. Той влиза в активна реакция с много минерални и органични съединения и притежава силно бактерицидно действие. Озонът може да играе ролята на основно дезинфекциращо средство. Поради силното му окислително действие има голямо приложение в обработката на водата.

Озонирането представлява процес, при който озонът действа директно или индиректно върху намиращите се във водата вещества. С увеличаване на концентрацията му, pH и температурата на водата скоростта на разпадане на озона нараства. Той трябва да се образува на място с помощта на кислород и ултравиолетово лъчение или с електролиза, поради което не се налага съхраняване на химикали необходими за пречистване. Газообразният озон се получава чрез продухване на сух въздух или кислород през силно електрическо поле. Въздухът, който се получава, е обогатен с озон. Този новополучен газ преминава непосредствено през водата, като се пропуска през нея чрез микро дюзи, разположени в основата на контактните контейнери. Тези съоръжения обикновено са с дълбочина 5m и времето за обработка е 10-20мин. Колко ефективно е озонирането се определя най-вече от достигането на необходимата концентрация за даден контактен период. Например за окисляването на органични вещества, такива като някои окисляеми пестициди, обикновено се използва концентрация 0,5мг/л с контактен период 20мин.

Озонът е токсичен за повечето водни патогенни организми, дори и за спорите на протозои като Cryptosporidium. Справя се успешно с миризмата и вкуса на замърсената вода (миризмата на хлор, металния вкус или миризмата на развалени яйца и др.) Озонът реагира с всички видове органични и неорганични вещества във водата и следва нуждата от озон да се определя подобно на хлорирането. Той се изразходва и за органиката от природен произход, поради което са необходими големи дози. След като озонът реагира с природната органика, увеличава нейната способност към биологично разлагане. Това е така наречената асимилация на органичния въглерод. Дезинфекцията с озон се комбинира с последващо пречистване. За да се предотврати размножаване на бактерии във водопровода след озонирането се извършва филтрация или гранулиран активен въглен за отстраняване на органиката. Озонът се разлага бързо и не оставя устойчиви утайки. Ако е необходимо, може да се добави по-устойчив дезинфектант. Той няма продължително обеззаразяващо действие и затова обикновено се извършва последващо хлориране. Озонът се смята за безопасен при пречистването на водата, въпреки че някои окислители не са добре познати. Тъй като озонът е силно токсичен, правилната работа с него е задължителна.

При озонирането не се внасят химични реагенти и не се увеличава солевият състав на пречистената вода. Озонът е екологичен продукт за обеззаразяване и дезинфекция на водата. При използването му не възникват вредни въздействия и странични продукти, които да замърсяват околната среда.

UV пречистване
Дезинфекциране чрез ултравиолетова радиация е метод, при който едновременно се щади околната среда от вредно въздействие, и в същото време и хората остават предпазени от вредни замърсявания във водата. Това е предпочитан метод за пречистване на малки обеми вода.

UV светлината е в невидимия, виолетов край на светлинния спектър. Противобактериалното ултравиолетово излъчване съществува и в естествената околна среда. То е част от слънчевата светлина, но по-голямата част от нея се разсейва и не достига до земята. Такова лъчение може да бъде създадено и по изкуствен начин чрез съвременните технологии. Един от технологичните методи е чрез живачни бактерицидни UV лампи във вакуум. Лампите произвеждат предимно дълги ултравиолетови вълни и много малко количество видима светлина. Тези уреди излъчват светлина в спектър от 254nm до 260nm. Оптималната дължина на вълната е 260nm. За разлика от дезинфекцията чрез хлориране, при ултравиолетовата радиация не настъпва промяна в химическата структура на водата, мириса и вкуса. Тази електромагнитна радиация директно разрушава съществуващите протеини и ДНК. Това е важно условие, за да имаме вода с малка мътност и чист цвят като краен резултат. Затъмняването, разсейването и абсорбцията бързо намаляват ефективността на метода. Има опасност третираната отпадна вода да предпази намиращите се в нея микроорганизми. Всички твърди частици, които са във водата са като защитен филтър срещу ултравиолетовото лъчение. Как ще действа ултравиолетовата радиация върху микроорганизмите зависи най-вече от това какво са самите микроорганизми. Най-податливи към ултравиолетовата радиация са бактерии и вируси, които са в своята вегетативна форма. Такива са микроорганизмите бацили и коки, като салмонелата например. Определянето на точната доза ултравиолетова радиация е много важно. С по-висока прецизност се стига до подходяща дезинфекция за всеки отделен случай и в същото време се избягва отрицателният ефект от евентуално свръх дозиране.

UV съоръженията за дезинфекция са екологично пестеливи и стават все по-популярни. При използването на тези съоръжения, промените, които настъпват в микроорганизмите, са на генетично ниво. UV радиацията действа разрушително върху структурата на микроорганизмите. Обмяната на веществата в тях стига до пълно блокиране, поради което става и невъзможно те да се размножават. UV съоръженията ефективно премахват бактериите, вирусите и кистите и особено важно е това, че убиват някои типове вируси, които са резистентни към конвенционалния процес на хлориране.