Op het gebied van waterbehandeling is het van het grootste belang om de veiligheid en zuiverheid van water te garanderen door middel van effectieve desinfectiemethoden. Er zijn verschillende desinfectiemethoden voor waterbehandeling, elk met unieke mechanismen en toepassingen. Hier zullen we ons verdiepen in de verschillende desinfectiemethoden bij waterbehandeling, zodat het veilig is voor consumptie en gebruik.

Invloed van microscopische bewoners

Microscopische bewoners van aquatische milieus kunnen op basis van hun impact in twee groepen verdeeld worden:

1. Bacteriën, schimmels en algen die vervuiling van pijpleidingen, warmtewisselaars, wateropslagtanks, filteronderdelen, enz. veroorzaken. Ze worden meestal via oppervlaktebronnen in het water gebracht en planten zich onder gunstige omstandigheden voort.
2. Pathogene en voorwaardelijk pathogene micro-organismen: virussen, bacteriën, schimmels, wormeieren, die infectieziekten bij mensen en dieren kunnen veroorzaken.

‍

‍

Wat zijn de methodes om water te desinfecteren?

Desinfectiemethoden voor water zijn gebaseerd op hun werkingsprincipe:

• Fysische of niet-chemische methoden, waarbij desinfectie plaatsvindt door de invloed van fysische factoren (koken, ultraviolet, elektrolyse, omgekeerde osmose);
• Chemische of reagensmethoden, waarbij bepaalde reagentia (chloor, ozon, niet-oxiderende middelen) aan het water worden toegevoegd;
• Gecombineerde methoden, waarbij beide technologieën worden gecombineerd, zoals ultrafiltratie en chlorering.

Nu zullen we de genoemde methoden voor waterdesinfectie en de voor- en nadelen van elke methode nader bekijken.

Fysische methoden van waterdesinfectie

Fysische methoden vertrouwen op fysische processen om verontreinigingen te elimineren zonder het gebruik van chemicaliën. Deze omvatten.

Koken

Door water aan de kook te brengen, worden de meeste ziekteverwekkers gedood. Dit is een van de eenvoudigste en meest toegankelijke methoden om water te steriliseren.

‍

Het is belangrijk om op te merken dat voor een volledige desinfectie van water, het niet alleen aan de kook gebracht moet worden, maar minstens vijf minuten gekookt moet worden.

VOORDELEN:

• Eenvoudige uitvoering;
• geen extra apparatuur nodig;
• doeltreffendheid tegen de meeste pathogene micro-organismen;
• vermindert naast desinfectie ook de hardheid en troebelheid van het water.

WAARDEPUNTEN:

• aanzienlijke toename in energieverbruik bij toenemend watervolume;
• hoge duur;
• kans op secundaire besmetting.

Ultraviolet

Sinds de oudheid kent de mensheid de heilzame effecten van zonlicht. Dankzij ultraviolette straling, een van de componenten van het UV-spectrum, zijn ze in staat om de thyminestructuur in het DNA van micro-organismen af te breken. Hierdoor verliezen bacteriën en virussen hun vermogen om zich zowel in water als in het menselijk lichaam voort te planten.

‍

De eenvoudigste methode om UV-water te desinfecteren is de SODIS-methode. Water dat gefilterd is om grote mechanische deeltjes groter dan 50 micron te verwijderen, wordt in PET-flessen (polyethyleentereftalaat) gegoten die op een oppervlak geplaatst worden dat aan direct zonlicht blootgesteld is. Het grootste nadeel van deze methode is dat er actief zonlicht nodig is. De methode is het meest effectief in de strook tussen 35 graden noorder- en zuiderbreedte, waar desinfectie ongeveer zes uur duurt. Naarmate de intensiteit van het zonlicht afneemt, neemt de duur van de desinfectie toe.

Apparaten voor waterdesinfectie worden geproduceerd in de vorm van cilindrische mechanische buizen met een kwartsbuisstraler. Het water stroomt in de behuizing en stroomt rond de huls, waardoor het aan UV-straling wordt blootgesteld en gedesinfecteerd wordt. De golflengte in de meeste van dergelijke apparaten is ongeveer 250 nm.

‍

Tegenwoordig worden dergelijke apparaten gebruikt voor preventieve desinfectie van zowel drinkwater als huishoudelijk water na complexe zuiveringssystemen. De installatie van zo'n emitter voorkomt dat leidingen, filterelementen, wasmachines enzovoort verstopt raken.

‍

VOORDELEN:

• gemakkelijk te gebruiken methode;
• vereist geen omvangrijke apparatuur;
• constante dosering van reagentia is niet nodig;
• introduceert geen secundaire vervuiling in het water in tegenstelling tot desinfectie met reagentia;
• laag energieverbruik.

NADELEN:

• niet effectief tegen een breed scala aan micro-organismen, gecombineerde methoden worden aanbevolen voor water dat verontreinigd is met pathogenen;
• regelmatige vervanging van de bestralingsbron is noodzakelijk;
• het water moet vrij zijn van mechanische deeltjes voordat het door het apparaat gaat, aangezien deze de effectiviteit van de methode met 50% kunnen verminderen;
• geen langdurige werking.

Omgekeerde osmose en ultrafiltratie

De poriegrootte van omgekeerde osmosemembranen is 4000 keer kleiner dan die van de kleinste bacteriële cellen en 200 keer kleiner dan die van virale deeltjes. Daarom kunnen dergelijke filters 100% van de micro-organismen tegenhouden. De technologie wordt voornamelijk gebruikt voor het zuiveren van drinkwater. Het is de basis voor huishoudfilters, verkoopautomaten, waterdistributiekiosken en zelfs voor de productie van voedsel en dranken.

VOORDELEN:

• verwijdering van 100% van de virussen en bacteriën;
• compact formaat en hoge productiviteit
• milieuvriendelijkheid;
• verwijdering van andere giftige stoffen naast microbiologische verontreinigingen: zware metalen, organische stoffen, chloor, enz.

AFWIJKINGEN:

• relatief hoge kosten van de technologie;
• grote hoeveelheid afvalwater - van 20 tot 70% van de productie, afhankelijk van de grootte van het membraan en de druk;
• gebrek aan langdurige werking, wat het gebruik van water direct op de plaats van consumptie beperkt. Als alternatief vereist het water gecombineerde desinfectie.

Ultrafiltratiemembranen hebben relatief grote poriën die virusdeeltjes gedeeltelijk kunnen doorlaten, dus deze methode kan alleen gebruikt worden in combinatie met reagentia of ultraviolet licht.

Chemische methoden om water te desinfecteren

Bij reagentia desinfectiemethoden worden, zoals u misschien al geraden heeft, bepaalde stoffen aan het water toegevoegd. Deze stoffen worden in twee groepen verdeeld:

• Oxiderende middelen - vernietigen de celstructuur van micro-organismen door ze te oxideren, terwijl ze gereduceerd worden tot minder actieve verbindingen.
• Niet-oxiderende middelen - hebben een bactericide werking door specifieke effecten op micro-organismen, waardoor hun voortplanting wordt gestopt.

Hieronder bespreken we de belangrijkste methoden om water te desinfecteren, hun nadelen en voordelen.

Chlorering

Bij deze methode worden verbindingen met actief chloor aan het water toegevoegd, die micro-organismen en organisch materiaal kunnen oxideren.

Hieronder staan de belangrijkste desinfectiemiddelen met chloor:

• Gechloreerd water - heeft een goede desinfecterende werking en kan gemakkelijk in het water gedoseerd worden. Het nadeel is de verhoogde veiligheidseisen voor opslag.
• Natrium- of calciumhypochloriet zijn tegenwoordig de meest gebruikte ontsmettingsmiddelen. Ze worden geproduceerd in de vorm van korrels, die in water oplossen en in vloeibare vorm gedoseerd worden. Ze zijn handig om te vervoeren, maar zijn niet effectief tegen cysten en hun effectiviteit neemt af bij langdurige opslag.
• Chloorisocyanuurzuurzouten, die voornamelijk voor technische doeleinden worden gebruikt voor zwembaden, tanks, secundaire watervoorzieningssystemen, maar soms ook voor het desinfecteren van drinkwater in veldomstandigheden. De preparaten worden in tabletvorm geproduceerd, zijn gemakkelijk te vervoeren en op te slaan, en hebben een hoge efficiëntie.
• Chlooramines worden gebruikt in gecentraliseerde waterzuiveringsinstallaties en worden in oplossingvorm in het water gedoseerd. Het voordeel van deze methode is de langdurige werking. Nadelen zijn een sterkere geur en een lagere effectiviteit.
• Chloordioxide is een van de sterkste chlooroxidanten, vormt weinig nevenproducten, maar kan alleen ter plaatse worden verkregen, dus wordt het niet veel gebruikt bij waterbehandeling.
• Chloorkalk (een mengsel van calciumhypochloriet, chloride en hydroxide).

Tegenwoordig is chlorering de meest gebruikte methode om water te desinfecteren. Dit komt door de hoge efficiëntie van chloor tegen 99% van de micro-organismen en de langdurige werking. Dit betekent dat het water dat aan de pijpleiding wordt geleverd een kleine hoeveelheid chloor bevat. Het kan onzuiverheden oxideren, waaronder micro-organismen, chloor en organische stoffen die waterverkleuring veroorzaken.

HOE IS CHLOOR GEVAARLIJK VOOR MENSEN?

Chlorering

Er zijn twee factoren waarmee rekening moet worden gehouden bij het bespreken van de gevaren van chloor. Actief chloor, dat de chloorgeur in leidingwater of zwembaden veroorzaakt, heeft eigenschappen die de huid en het haar kunnen uitdrogen en irritatie van de neus- en oogslijmvliezen kunnen veroorzaken. Het verdwijnt echter snel uit het water tijdens opslag en vormt geen echt gevaar voor mensen.

Er zijn echter verborgen gevolgen van het gebruik van chloor als desinfectiemiddel. Dit omvat de vorming van bijproducten als gevolg van de reactie van chloor met organisch materiaal in oppervlaktewater en microbiologische groei op leidingoppervlakken. Deze verbindingen worden "trihalomethanen" genoemd (koolwaterstoffen waarin één of meer atomen zijn vervangen door chloor). De meest voorkomende waterverontreiniging is chloroform (70-90% van alle trihalomethanen).

De toxiciteit van dergelijke verbindingen heeft twee mechanismen:

• Door deelname aan het metabolisme bevorderen chloororganische stoffen het vrijkomen van giftige stoffen die systemische effecten hebben;
• In de tweede interactieroute worden vrije radicalen gevormd die een kankerverwekkend effect hebben.

Onderzoeken die herhaaldelijk in verschillende landen zijn uitgevoerd, tonen een verband aan tussen de consumptie van gechloreerd drinkwater en de ontwikkeling van kanker van het maagdarmkanaal.

Het probleem van chloororganische stoffen kan echter met succes worden opgelost, zelfs met de eenvoudigste koolfilters.

Ozonatie

Ozon is een krachtige oxidator. Het is effectief tegen alle micro-organismen en hun sporen. Het is echter niet effectief voor het verwijderen van biofilms en daarom niet geschikt voor het desinfecteren van containers en zwembaden.

Ozon wordt rechtstreeks in de waterzuiveringsinstallatie gegenereerd op speciale ozongeneratoren, die een ozongenerator, een kolom voor het oplossen en interageren met water en een mechanisch filter voor het verwijderen van geoxideerde deeltjes bevatten. Het diagram illustreert het proces.

Als gevolg van de interactie van ozon met water worden aldehyden, ketonen en organische zuren gevormd, die ook een toxisch effect hebben. Daarom is na ozonatie ook het gebruik van actieve koolfilters noodzakelijk.

VOORDELEN:

• Hoge efficiëntie tegen alle micro-organismen;
• Afwezigheid van trichloormethanen als bijproducten;
• Verwijdert vreemde smaken en geuren.

WAARDEPUNTEN:

• Vereist dure apparatuur;
• Verhoogde veiligheidseisen en training van personeel;
• Vorming van secundaire producten die giftig zijn voor mensen.

Niet-oxiderende reagentia voor waterzuivering

Dit zijn complexe organische verbindingen die de celstructuur van micro-organismen kunnen beschadigen, waardoor hun voortplanting wordt gestopt. Dergelijke reagentia worden voornamelijk gebruikt voor het desinfecteren van waterleidingen, huishoudelijk en huishoudelijk water, en minder vaak voor drinkwater, omdat dergelijke reagentia, net als chloorderivaten, onmiddellijk voor het watergebruik verwijderd moeten worden met behulp van actieve kool.

VOORDELEN:

• hoge effectiviteit tegen micro-organismen, inclusief biofilm;
• afwezigheid van onaangename geuren;
• handige vorm voor transport en opslag.

WAARDEPUNTEN:

• onvoldoende bestudeerd effect op mensen, en de noodzaak om overtollig reagens uit drinkwater te verwijderen;
• kan niet gebruikt worden in combinatie met oxidatiemiddelen.

Gebruik van zilver en andere metalen

Al sinds de oudheid wordt zilver gebruikt als desinfectiemiddel wanneer water in zilveren vaten wordt gegoten. Tegenwoordig is bewezen dat deze methode om water te desinfecteren niet effectief is. Er zijn enkele resultaten waargenomen na het toevoegen van ionisch zilver en andere metalen zoals koper en tin aan het water. Bij maximaal toegestane concentraties duurt de desinfectietijd echter minstens twee uur. Er wordt ook benadrukt dat zilver niet effectief is tegen cysten, de meeste bacteriën en virussen. Tegenwoordig worden zilveroplossingen soms in drinkwater gedoseerd om biologische vervuiling van containers en apparatuur tegen te gaan.

Gecombineerde methoden van waterdesinfectie

Het combineren van fysische en chemische methoden kan de effectiviteit van desinfectiemethoden bij waterbehandeling verbeteren.

Zo zorgt ultrafiltratie bijvoorbeeld voor de verwijdering van bacteriën en de meeste organische onzuiverheden. Tegelijkertijd zorgt het voor een hoge mate van watertransparantie, waardoor het water uiteindelijk met ultraviolette straling van virussen gedesinfecteerd kan worden. Het gebruik van chloor voor dergelijk water is ook effectief, omdat het lage organische gehalte zorgt voor een laag gehalte aan gechloreerde organische verbindingen, die gevaarlijk zijn voor mensen, maar tegelijkertijd wordt de langdurige werking van chloor behouden.

Opkomende technologieën

Er worden voortdurend innovatieve technologieën ontwikkeld om de soorten waterdesinfectie te verbeteren:

• Fotokatalyse: Gebruikt licht om een katalysator te activeren, meestal titaniumdioxide, dat vrije radicalen produceert die in staat zijn om organische verontreinigende stoffen af te breken en micro-organismen te doden.
• Sonicatie: De toepassing van ultrasone geluidsgolven om de celstructuur van ziekteverwekkers in water te agiteren en te verstoren.

Conclusie

De keuze van de desinfectiemethode hangt af van verschillende factoren, waaronder het type water dat behandeld wordt, de aard van de aanwezige verontreinigingen en de vereiste zuiverheidsgraad voor het beoogde gebruik van het water. Inzicht in deze verschillende methoden om water te desinfecteren helpt bij het kiezen van de meest geschikte technologie om veilig en schoon water te garanderen.

Voel u vrij om elk van deze methoden verder uit te diepen of om in de opmerkingen hieronder vragen te stellen over specifieke aspecten van desinfectie bij waterbehandeling. Uw vragen zijn altijd welkom!