Im Bereich der Wasseraufbereitung ist die Gewährleistung der Sicherheit und Reinheit des Wassers durch wirksame Desinfektionsmethoden von größter Bedeutung. Es gibt mehrere wichtige Ansätze für Desinfektionsmethoden bei der Wasseraufbereitung, jede mit einzigartigen Mechanismen und Anwendungen. Im Folgenden werden wir uns mit den verschiedenen Desinfektionsmethoden bei der Wasseraufbereitung befassen, um sicherzustellen, dass das Wasser für den Verbrauch und die Verwendung sicher ist.

Auswirkungen auf mikroskopische Bewohner

Die mikroskopischen Bewohner von Gewässern lassen sich aufgrund ihrer Auswirkungen in zwei Gruppen einteilen:

1. Bakterien, Pilze und Algen, die die Verschmutzung von Rohrleitungen, Wärmetauschern, Wasserspeichertanks, Filterkomponenten usw. verursachen. Sie werden in der Regel aus Oberflächenquellen in das Wasser eingebracht und vermehren sich unter günstigen Bedingungen.
2. Pathogene und bedingt pathogene Mikroorganismen: Viren, Bakterien, Pilze, Helmintheneier, die bei Menschen und Tieren Infektionskrankheiten verursachen können.

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Welche Methoden gibt es zur Wasserdesinfektion?

Die Methoden zur Desinfektion von Wasser basieren auf ihrem Wirkprinzip:

• Physikalische oder nicht-chemische Methoden, bei denen die Desinfektion durch den Einfluss physikalischer Faktoren erfolgt (Kochen, Ultraviolett, Elektrolyse, Umkehrosmose);
• Chemische oder reaktive Methoden, bei denen dem Wasser bestimmte Reagenzien (Chlor, Ozon, nicht oxidierende Mittel) zugesetzt werden;
• Kombinierte Methoden beinhalten die Kombination beider Technologien, wie z.B. Ultrafiltration und Chlorierung.

Im Folgenden werden wir uns die aufgeführten Methoden der Wasserdesinfektion sowie die Vor- und Nachteile der einzelnen Methoden genauer ansehen.

Physikalische Methoden der Wasserdesinfektion

Physikalische Methoden stützen sich auf physikalische Prozesse, um Verunreinigungen ohne den Einsatz von Chemikalien zu beseitigen. Dazu gehören.

Abkochen

Indem man Wasser zum Kochen bringt, werden die meisten pathogenen Organismen abgetötet, was diese Methode zu einer der einfachsten und am leichtesten zugänglichen Wasserdesinfektionsmethoden macht.

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Es ist wichtig zu beachten, dass das Wasser für eine vollständige Desinfektion nicht nur zum Kochen gebracht, sondern mindestens fünf Minuten lang gekocht werden sollte.

VORTEILE:

• einfache Ausführung;
• keine Notwendigkeit für zusätzliche Ausrüstung;
• Wirksamkeit gegen die meisten pathogenen Mikroorganismen;
• reduziert neben der Desinfektion auch die Wasserhärte und Trübung.

NACHTEILE:

• deutlicher Anstieg des Energieverbrauchs mit zunehmender Wassermenge;
• hohe Dauer;
• Möglichkeit einer Sekundärkontamination.

Ultraviolett

Seit dem Altertum weiß die Menschheit um die wohltuende Wirkung des Sonnenlichts. Dank der ultravioletten Strahlung, die eine der Komponenten des UV-Spektrums ist, sind sie in der Lage, die Thyminstruktur in der DNA von Mikroorganismen aufzubrechen. Infolgedessen verlieren Bakterien und Viren ihre Fähigkeit, sich sowohl im Wasser als auch im menschlichen Körper zu vermehren.

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Die einfachste Methode der UV-Wasserdesinfektion ist die SODIS-Methode. Das Wasser wird gefiltert, um große mechanische Partikel, die größer als 50 Mikrometer sind, zu entfernen. Das Wasser wird in PET-Flaschen (Polyethylenterephthalat) gefüllt, die auf eine Fläche gestellt werden, die direktem Sonnenlicht ausgesetzt ist. Der größte Nachteil dieser Methode ist die Notwendigkeit von aktivem Sonnenlicht. Die Methode ist am effektivsten in dem Streifen zwischen 35 Grad nördlicher und südlicher Breite, wo die Desinfektion etwa sechs Stunden dauert. Wenn die Intensität des Sonnenlichts abnimmt, nimmt die Dauer der Desinfektion zu.

Geräte zur Wasserdesinfektion werden in Form von zylindrischen mechanischen Rohren mit einem Quarzhülsenstrahler hergestellt. Das Wasser fließt in das Gehäuse und fließt um die Hülse herum, wodurch es der UV-Strahlung ausgesetzt und desinfiziert wird. Die Wellenlänge liegt bei den meisten dieser Geräte bei etwa 250 nm.

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Heute werden solche Geräte zur vorbeugenden Desinfektion von Trink- und Haushaltswasser nach komplexen Reinigungssystemen eingesetzt. Die Installation eines solchen Strahlers verhindert das Verstopfen von Leitungen, Filterelementen, Waschmaschinen und so weiter.

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VORTEILE:

• einfach zu verwendende Methode;
• erfordert keine sperrige Ausrüstung;
• keine ständige Dosierung von Reagenzien erforderlich;
• führt im Gegensatz zur Desinfektion mit Reagenzien keine Sekundärverschmutzung in das Wasser ein;
• geringer Energieverbrauch.

NEBENWIRKUNGEN:

• nicht wirksam gegen ein breites Spektrum von Mikroorganismen, kombinierte Methoden werden für mit Krankheitserregern kontaminiertes Wasser empfohlen;
• ein regelmäßiger Austausch der Bestrahlungsquelle ist erforderlich;
• das Wasser muss frei von mechanischen Partikeln sein, bevor es das Gerät passiert, da diese die Wirksamkeit der Methode um 50% verringern können;
• keine längerfristige Wirkung.

Umkehrosmose und Ultrafiltration

Die Porengröße von Umkehrosmose-Membranen ist 4000 Mal kleiner als die der kleinsten Bakterienzellen und 200 Mal kleiner als die von Viruspartikeln. Daher sind solche Filter in der Lage, 100% der Mikroorganismen zurückzuhalten. Die Technologie wird hauptsächlich für die Reinigung von Trinkwasser eingesetzt. Sie ist die Grundlage für Haushaltsfilter, Verkaufsautomaten, Wasserspender und sogar für die Lebensmittel- und Getränkeherstellung.

VORTEILE:

• Entfernung von 100% der Viren und Bakterien;
• kompakte Größe und hohe Produktivität;
• Umweltfreundlichkeit;
• Beseitigung anderer Toxine als mikrobiologischer Verunreinigungen: Schwermetalle, organische Substanzen, Chlor, usw.

NACHTEILE:

• relativ hohe Kosten für die Technologie;
• große Abwassermenge - von 20 bis 70% der Leistung, je nach Membrangröße und Druck;
• keine langanhaltende Wirkung, was die Verwendung von Wasser direkt am Ort des Verbrauchs einschränkt. Alternativ erfordert das Wasser eine kombinierte Desinfektion.

Ultrafiltrationsmembranen haben eine relativ große Porengröße, die Viruspartikel teilweise durchlassen kann, so dass diese Methode nur in Kombination mit Reagenzien oder ultraviolettem Licht verwendet werden kann.

Chemische Methoden der Wasserdesinfektion

Bei der Desinfektion mit Reagenzien werden, wie Sie vielleicht schon erraten haben, dem Wasser bestimmte Substanzen zugesetzt. Diese Verbindungen werden in zwei Gruppen unterteilt:

• Oxidationsmittel - zerstören die Zellstruktur von Mikroorganismen, indem sie oxidiert werden, während sie zu weniger aktiven Verbindungen reduziert werden.
• Nicht-oxidierende Mittel - bieten eine bakterizide Wirkung durch spezifische Effekte auf Mikroorganismen und stoppen deren Vermehrung.

Im Folgenden werden die wichtigsten Methoden zur Desinfektion von Wasser, ihre Nachteile und Vorteile erläutert.

Chlorung

Bei dieser Methode werden dem Wasser aktivchlorhaltige Verbindungen zugesetzt, die in der Lage sind, Mikroorganismen und organische Stoffe zu oxidieren.

Im Folgenden finden Sie die wichtigsten Chlor-Desinfektionsmittel:

• Chloriertes Wasser - hat eine gute desinfizierende Wirkung und kann leicht ins Wasser dosiert werden. Der Nachteil sind die erhöhten Sicherheitsanforderungen bei der Lagerung.
• Natrium- oder Kalziumhypochlorit sind die heute am häufigsten verwendeten Desinfektionsmittel. Sie werden in Form von Granulat hergestellt, das sich in Wasser auflöst und in flüssiger Form dosiert wird. Sie sind bequem zu transportieren, aber sie sind nicht wirksam gegen Zysten und ihre Wirksamkeit nimmt bei längerer Lagerung ab.
• Chlorisocyanursäuresalze, die hauptsächlich für technische Zwecke für Pools, Tanks, sekundäre Wasserversorgungssysteme, aber manchmal auch zur Desinfektion von Trinkwasser unter Feldbedingungen verwendet werden. Die Präparate werden in Tablettenform hergestellt, sind bequem zu transportieren und zu lagern und haben eine hohe Wirksamkeit.
• Chloramine werden in zentralen Wasseraufbereitungsanlagen verwendet und in Form von Lösungen in das Wasser dosiert. Der Vorteil dieser Methode ist ihre lang anhaltende Wirkung. Zu den Nachteilen gehören ein stärkerer Geruch und eine geringere Wirksamkeit.
• Chlordioxid ist eines der stärksten Chloroxidationsmittel, bildet nur wenige Nebenprodukte, kann aber nur vor Ort gewonnen werden, weshalb es in der Wasseraufbereitung nicht weit verbreitet ist.
• Chlorkalk (eine Mischung aus Calciumhypochlorit, Chlorid und Hydroxid).

Die Chlorierung ist heute die gängigste Methode der Wasserdesinfektion. Der Grund dafür ist die hohe Effizienz von Chlor gegen 99% der Mikroorganismen und seine lang anhaltende Wirkung. Das bedeutet, dass das Wasser, das in die Leitung eingespeist wird, eine geringe Menge an Chlor enthält. Es kann Verunreinigungen oxidieren, darunter Mikroorganismen, Chlor und organische Stoffe, die eine Verfärbung des Wassers verursachen.

WIE GEFÄHRLICH IST CHLOR FÜR DEN MENSCHEN?

Chlorung

Es gibt zwei Faktoren, die bei der Diskussion über die Gefahren von Chlor zu berücksichtigen sind. Aktives Chlor, das den Chlorgeruch in Leitungswasser oder Pools verursacht, hat Eigenschaften, die Haut und Haare austrocknen und Reizungen der Nasen- und Augenschleimhäute verursachen können. Es löst sich jedoch bei der Lagerung schnell aus dem Wasser und stellt keine wirkliche Gefahr für den Menschen dar.

Die Verwendung von Chlor als Desinfektionsmittel hat jedoch auch versteckte Folgen. Dazu gehört die Bildung von Nebenprodukten, die durch die Reaktion von Chlor mit organischen Stoffen im Oberflächenwasser und durch mikrobiologisches Wachstum auf Leitungsoberflächen entstehen. Diese Verbindungen werden "Trihalomethane" genannt (Kohlenwasserstoffe, in denen ein oder mehrere Atome durch Chlor ersetzt sind). Der häufigste Wasserschadstoff ist Chloroform (70-90% aller Trihalomethane).

Die Toxizität dieser Verbindungen beruht auf zwei Mechanismen:

• Durch ihre Beteiligung am Stoffwechsel fördern chlororganische Verbindungen die Freisetzung von Giftstoffen, die systemische Auswirkungen haben;
• Auf dem zweiten Weg der Interaktion werden freie Radikale gebildet, die eine krebserregende Wirkung haben.

Studien, die wiederholt in verschiedenen Ländern durchgeführt wurden, zeigen einen Zusammenhang zwischen dem Konsum von gechlortem Trinkwasser und der Entwicklung von Krebserkrankungen des Magen-Darm-Trakts.

Das Problem der Chlororganismen kann jedoch auch mit den einfachsten Kohlefiltern erfolgreich gelöst werden.

Ozonisierung

Ozon ist ein starkes Oxidationsmittel. Es ist wirksam gegen alle Mikroorganismen und ihre Sporen. Es ist jedoch nicht wirksam bei der Entfernung von Biofilmen und eignet sich daher nicht für die Desinfektion von Behältern und Pools.

Ozon wird direkt in der Wasseraufbereitungsanlage in speziellen Ozongeneratoren erzeugt, die einen Ozongenerator, eine Säule zur Auflösung und Wechselwirkung mit Wasser und einen mechanischen Filter zur Entfernung oxidierter Partikel enthalten. Das Diagramm veranschaulicht den Prozess.

Durch die Wechselwirkung von Ozon mit Wasser werden Aldehyde, Ketone und organische Säuren gebildet, die ebenfalls eine toxische Wirkung haben. Daher ist nach der Ozonierung auch der Einsatz von Aktivkohlefiltern erforderlich.

VORTEILE:

• Hohe Wirksamkeit gegen alle Mikroorganismen;
• Fehlen von Trichlormethanen als Nebenprodukte;
• Entfernt Fremdgeschmack und -geruch.

NACHTEILE:

• Erfordert teure Ausrüstung;
• Erhöhte Sicherheitsanforderungen und Personalschulung;
• Bildung von Nebenprodukten, die für den Menschen giftig sind.

Nicht oxidierende Reagenzien für die Wasseraufbereitung

Hierbei handelt es sich um komplexe organische Verbindungen, die die Zellstruktur von Mikroorganismen schädigen können, was dazu führt, dass ihre Vermehrung gestoppt wird. Solche Reagenzien werden hauptsächlich für die Desinfektion von Wasserleitungen, Haushalts- und Brauchwasser und seltener für Trinkwasser verwendet, da solche Reagenzien, wie Chlorderivate, unmittelbar vor der Verwendung des Wassers mit Aktivkohle entfernt werden müssen.

VORTEILE:

• hohe Wirksamkeit gegen Mikroorganismen, einschließlich Biofilm;
• Abwesenheit von unangenehmen Gerüchen;
• praktische Form für Transport und Lagerung.

NACHTEILE:

• unzureichend untersuchte Wirkung auf den Menschen und die Notwendigkeit, überschüssiges Reagenz aus dem Trinkwasser zu entfernen;
• kann nicht in Kombination mit Oxidationsmitteln verwendet werden.

Verwendung von Silber und anderen Metallen

Seit der Antike wird Silber als Desinfektionsmittel verwendet, wenn Wasser in silberne Behälter gegossen wird. Heute ist erwiesen, dass diese Methode der Wasserdesinfektion nicht wirksam ist. Einige Ergebnisse wurden beobachtet, nachdem dem Wasser ionisches Silber und andere Metalle wie Kupfer und Zinn zugesetzt wurden. Bei den maximal zulässigen Konzentrationen dauert die Desinfektion jedoch mindestens zwei Stunden. Es wird auch betont, dass Silber nicht gegen Zysten, die meisten Bakterien und Viren wirksam ist. Heutzutage werden Silberlösungen manchmal ins Trinkwasser dosiert, um die biologische Verschmutzung von Behältern und Geräten zu reduzieren.

Kombinierte Methoden der Wasserdesinfektion

Die Kombination von physikalischen und chemischen Methoden kann die Wirksamkeit von Desinfektionsmethoden bei der Wasseraufbereitung erhöhen.

So sorgt beispielsweise die Ultrafiltration für die Entfernung von Bakterien und den meisten organischen Verunreinigungen. Gleichzeitig sorgt sie für ein hohes Maß an Wassertransparenz, was die abschließende Desinfektion des Wassers von Viren mit Hilfe von ultravioletter Strahlung ermöglicht. Auch die Verwendung von Chlor für solches Wasser ist effektiv, da der niedrige organische Gehalt einen geringen Gehalt an für den Menschen gefährlichen chlorierten organischen Verbindungen gewährleistet, gleichzeitig aber die lang anhaltende Wirkung des Chlors erhalten bleibt.

Aufstrebende Technologien

Es werden ständig innovative Technologien entwickelt, um die Arten der Wasserdesinfektion zu verbessern:

• Photokatalyse: Nutzt Licht zur Aktivierung eines Katalysators, in der Regel Titandioxid, der freie Radikale erzeugt, die in der Lage sind, organische Schadstoffe zu zersetzen und Mikroorganismen abzutöten.
• Beschallung: Die Anwendung von Ultraschallwellen, um die Zellstruktur von Krankheitserregern im Wasser zu bewegen und zu zerstören.

Fazit

Die Wahl der Desinfektionsmethode hängt von mehreren Faktoren ab, darunter die Art des zu behandelnden Wassers, die Art der vorhandenen Verunreinigungen und der erforderliche Reinheitsgrad für den vorgesehenen Verwendungszweck des Wassers. Das Verständnis dieser verschiedenen Methoden zur Desinfektion von Wasser hilft bei der Auswahl der am besten geeigneten Technologie, um sicheres, sauberes Wasser zu gewährleisten.

Sie können sich gerne näher mit jeder dieser Methoden befassen oder in den Kommentaren unten Fragen zu bestimmten Aspekten der Desinfektion bei der Wasseraufbereitung stellen. Ihre Fragen sind uns immer willkommen!