În domeniul tratării apei, asigurarea siguranței și purității apei prin metode eficiente de dezinfecție este extrem de importantă. Există mai multe abordări cheie ale metodelor de dezinfecție în tratarea apei, fiecare cu mecanisme și aplicații unice. Aici, vom aprofunda diferitele metode de dezinfecție în tratarea apei, asigurându-ne că aceasta este sigură pentru consum și utilizare.

Impactul locuitorilor microscopici

Locuitorii microscopici ai mediilor acvatice pot fi împărțiți în două grupe în funcție de impactul lor:

1. Bacterii, ciuperci și alge care provoacă murdărirea conductelor, schimbătoarelor de căldură, rezervoarelor de stocare a apei, componentelor filtrelor etc. Acestea sunt de obicei introduse în apă din surse de suprafață și se reproduc în condiții favorabile.
2. Microorganisme patogene și condiționat patogene: viruși, bacterii, ciuperci, ouă de helminți, care pot provoca boli infecțioase la oameni și animale.

‍

‍

Care sunt metodele de dezinfecție a apei?

Metodele de dezinfecție a apei se bazează pe principiul lor de acțiune:

• Metode fizice sau non-chimice, în care dezinfecția are loc prin influența factorilor fizici (fierbere, ultraviolete, electroliză, osmoză inversă);
• metode chimice sau cu reactivi, în care anumiți reactivi (clor, ozon, agenți neoxidanți) sunt adăugați la apă;
• Metodele combinate implică combinarea ambelor tehnologii, cum ar fi ultrafiltrarea și clorinarea.

Acum, vom analiza mai atent metodele enumerate de dezinfecție a apei, avantajele și dezavantajele fiecărei metode.

Metode fizice de dezinfecție a apei

Metodele fizice se bazează pe procese fizice pentru a elimina contaminanții fără utilizarea substanțelor chimice. Acestea includ.

Fierberea

Prin aducerea apei la fierbere, majoritatea organismelor patogene sunt ucise, făcând din aceasta una dintre cele mai simple și mai accesibile metode de sterilizare a apei.

‍

Este important de reținut că, pentru dezinfectarea completă a apei, aceasta nu trebuie doar adusă la fierbere, ci fiartă timp de cel puțin cinci minute.

AVANTAJE:

• simplitate de execuție;
• nu sunt necesare echipamente suplimentare;
• eficacitate împotriva majorității microorganismelor patogene;
• în plus față de dezinfecție, reduce duritatea și turbiditatea apei.

DEZAVANTAJE:

• creșterea semnificativă a consumului de energie odată cu creșterea volumului de apă;
• durată ridicată;
• posibilitatea contaminării secundare.

Ultraviolete

Încă din cele mai vechi timpuri, omenirea a cunoscut efectele benefice ale luminii solare. Datorită radiațiilor ultraviolete, care sunt una dintre componentele spectrului UV, acestea sunt capabile să descompună structura timinei din ADN-ul microorganismelor. Ca urmare, bacteriile și virușii își pierd capacitatea de a se reproduce atât în apă, cât și în corpul uman.

‍

Cea mai simplă metodă de dezinfecție UV a apei este metoda SODIS. Apa, filtrată pentru a elimina particulele mecanice mari mai mari de 50 microni, este turnată în sticle PET (polietilen tereftalat), care sunt așezate pe o suprafață expusă direct la lumina soarelui. Principalul dezavantaj al acestei metode este nevoia de lumină solară activă. Metoda este mai eficientă în banda cuprinsă între 35 de grade latitudine nordică și sudică, unde dezinfecția durează aproximativ șase ore. Pe măsură ce intensitatea luminii solare scade, durata dezinfecției crește.

Dispozitivele pentru dezinfectarea apei sunt produse sub formă de tuburi mecanice cilindrice cu un emițător cu manșon de cuarț. Apa intră în carcasă și curge în jurul manșonului, fiind astfel expusă la radiațiile UV și dezinfectată. Lungimea de undă în majoritatea acestor dispozitive este de aproximativ 250 nm.

‍

În prezent, astfel de dispozitive sunt utilizate pentru dezinfecția preventivă a apei potabile și menajere după sisteme complexe de purificare. Instalarea unui astfel de emițător previne înfundarea conductelor, a elementelor de filtrare, a mașinilor de spălat și așa mai departe.

‍

AVANTAJE:

• metodă ușor de utilizat;
• nu necesită echipamente voluminoase;
• nu este nevoie de dozarea constantă a reactivilor;
• nu introduce poluare secundară în apă, spre deosebire de dezinfecția cu reactivi;
• consum redus de energie.

DEZAVANTAJE:

• nu este eficientă împotriva unei game largi de microorganisme, metodele combinate sunt recomandate pentru apa contaminată cu agenți patogeni;
• este necesară înlocuirea periodică a sursei de iradiere;
• apa trebuie să fie lipsită de particule mecanice înainte de a trece prin dispozitiv, deoarece acestea pot reduce eficacitatea metodei cu 50%;
• nicio acțiune prelungită.

Osmoza inversă și ultrafiltrarea

Dimensiunea porilor membranelor de osmoză inversă este de 4 000 de ori mai mică decât cea a celor mai mici celule bacteriene și de 200 de ori mai mică decât cea a particulelor virale. Prin urmare, aceste filtre sunt capabile să rețină 100% din microorganisme. Tehnologia este utilizată în principal pentru purificarea apei potabile. Este baza filtrelor de uz casnic, a distribuitoarelor automate, a chioșcurilor de distribuire a apei și chiar a producției de alimente și băuturi.

AVANTAJE:

• îndepărtarea a 100% din viruși și bacterii;
• dimensiuni compacte și productivitate ridicată;
• respectul față de mediu;
• eliminarea altor toxine în afară de poluanții microbiologici: metale grele, substanțe organice, clor etc.

DEZAVANTAJE:

• costul relativ ridicat al tehnologiei;
• cantitate mare de apă reziduală - de la 20 la 70% din producție, în funcție de mărimea și presiunea membranei;
• lipsa acțiunii prelungite, ceea ce limitează utilizarea apei direct la punctul de consum. Alternativ, apa necesită dezinfecție combinată.

Membranele de ultrafiltrare au pori relativ mari care pot permite parțial trecerea particulelor de virus, astfel încât această metodă poate fi utilizată numai în combinație cu reactivi sau lumină ultravioletă.

Metode chimice de dezinfectare a apei

Metodele reactive de dezinfecție, după cum probabil ați ghicit, implică adăugarea anumitor substanțe în apă. Acești compuși sunt împărțiți în două grupe:

• Agenți oxidanți - distrug structura celulară a microorganismelor prin oxidarea lor, fiind în același timp reduși la compuși mai puțin activi.
• Agenți neoxidanți - asigură acțiunea bactericidă prin efecte specifice asupra microorganismelor, stopând reproducerea acestora.

Mai jos vom discuta despre principalele metode de dezinfecție a apei, dezavantajeleși avantajele acestora.

Clorarea

Această metodă presupune adăugarea în apă a unor compuși care conțin clor activ, capabili să oxideze microorganismele și materia organică.

Mai jos sunt prezentate principalele dezinfectante cu clor:

• Apă clorurată - are un efect dezinfectant bun și poate fi ușor dozat în apă. Dezavantajul este creșterea cerințelor de siguranță pentru depozitare.
• Hipocloritul de sodiu sau de calciu sunt cei mai comuni dezinfectanți în prezent. Acestea sunt produse sub formă de granule, care se dizolvă în apă și sunt dozate în formă lichidă. Acestea sunt ușor de transportat, dar nu sunt eficiente împotriva chisturilor, iar eficacitatea lor scade odată cu depozitarea prelungită.
• Săruri de acid cloroizocianuric, care sunt utilizate în principal în scopuri tehnice pentru piscine, rezervoare, sisteme secundare de alimentare cu apă, dar uneori și pentru dezinfectarea apei potabile în condiții de teren. Preparatele sunt produse sub formă de tablete, convenabile pentru transport și depozitare, și au o eficiență ridicată.
• Cloraminele sunt utilizate la stațiile centralizate de tratare a apei și sunt dozate în apă sub formă de soluție. Avantajul acestei metode este efectul său de lungă durată. Dezavantajele includ un miros mai puternic și o eficiență mai scăzută.
• Dioxidul de clor este unul dintre cei mai puternici oxidanți ai clorului, formează puțini produse secundare, dar poate fi obținut doar la fața locului, astfel încât nu este utilizat pe scară largă în tratarea apei.
• Var clorurat (un amestec de hipoclorit de calciu, clorură și hidroxid).

În prezent, clorinarea este cea mai comună metodă de dezinfecție a apei. Acest lucru se datorează eficienței ridicate a clorului împotriva a 99% din microorganisme și efectului său de lungă durată. Aceasta înseamnă că apa furnizată la conductă conține o cantitate mică de clor. Acesta poate oxida impuritățile, inclusiv microorganismele, clorul și materia organică care provoacă decolorarea apei.

CUM ESTE CLORUL PERICULOS PENTRU OAMENI?

Clorurarea

Există doi factori de luat în considerare atunci când discutăm despre pericolele clorului. Clorul activ, care provoacă mirosul de clor din apa de la robinet sau din piscine, are proprietăți care pot usca pielea și părul și pot provoca iritații ale mucoaselor nazale și oculare. Cu toate acestea, se disipează rapid din apă în timpul depozitării și nu reprezintă un pericol real pentru oameni.

Cu toate acestea, există consecințe ascunse ale utilizării clorului ca dezinfectant. Acestea includ formarea de subproduse rezultate din reacția clorului cu materia organică care se găsește în apa de suprafață și creșterea microbiologică pe suprafețele conductelor. Acești compuși sunt denumiți "trihalometani" (hidrocarburi în care unul sau mai mulți atomi sunt înlocuiți cu clor). Cel mai frecvent poluant al apei este cloroformul (70-90% din totalul trihalometanilor).

Toxicitatea acestor compuși are două mecanisme:

• Participând la metabolism, cloroorganicii favorizează eliberarea de substanțe toxice care au efecte sistemice;
• În a doua cale de interacțiune, se formează radicali liberi care au efect cancerigen.

Studiile care au fost efectuate în mod repetat în diferite țări arată o corelație între consumul de apă potabilă clorurată și apariția cancerelor de tract gastrointestinal.

Cu toate acestea, problema clorurilor organice poate fi rezolvată cu succes chiar și cu cele mai simple filtre de cărbune.

Ozonarea

Ozonul este un oxidant puternic. Este eficient împotriva tuturor microorganismelor și a sporilor acestora. Cu toate acestea, nu este eficient pentru îndepărtarea biofilmelor și, prin urmare, nu este potrivit pentru dezinfectarea containerelor și a bazinelor.

Ozonul este generat direct la stația de tratare a apei pe generatoare speciale de ozon, care conțin un generator de ozon, o coloană pentru dizolvarea și interacțiunea acestuia cu apa și un filtru mecanic pentru îndepărtarea particulelor oxidate. Diagrama ilustrează procesul.

Ca urmare a interacțiunii ozonului cu apa, se formează aldehide, cetone și acizi organici, care au, de asemenea, un efect toxic. Prin urmare, după ozonare, este necesară și utilizarea filtrelor cu cărbune activ.

AVANTAJE:

• Eficiență ridicată împotriva tuturor microorganismelor;
• Absența triclormetanilor ca subproduse;
• Îndepărtează gusturile și mirosurile străine.

DEZAVANTAJE:

• Necesită echipamente costisitoare;
• Cerințe sporite de siguranță și formare a personalului;
• Formarea de produse secundare care sunt toxice pentru om.

Reactivi neoxidanți pentru purificarea apei

Aceștia sunt compuși organici complecși care pot deteriora structura celulară a microorganismelor, ceea ce duce la oprirea reproducerii acestora. Astfel de reactivi sunt utilizați în principal pentru dezinfectarea conductelor de apă, a apelor menajere și domestice și mai rar pentru apa potabilă, deoarece astfel de reactivi, precum derivații clorului, trebuie eliminați cu ajutorul cărbunelui activ imediat înainte de utilizarea apei.

AVANTAJE:

• eficacitate ridicată împotriva microorganismelor, inclusiv a biofilmelor;
• absența mirosurilor neplăcute;
• formă convenabilă pentru transport și depozitare.

DEZAVANTAJE:

• efect insuficient studiat asupra oamenilor și necesitatea de a elimina reactivul în exces din apa potabilă;
• incapacitatea de a fi utilizat în combinație cu oxidanți.

Utilizarea argintului și a altor metale

Din cele mai vechi timpuri, argintul a fost utilizat ca dezinfectant atunci când apa era turnată în recipiente de argint. Astăzi, s-a dovedit că această metodă de dezinfectare a apei nu este eficientă. Au fost observate unele rezultate după adăugarea în apă a argintului ionic și a altor metale precum cuprul și staniolul. Cu toate acestea, la concentrațiile maxime admise, timpul de dezinfecție durează cel puțin două ore. De asemenea, se subliniază faptul că argintul nu este eficient împotriva chisturilor, a majorității bacteriilor și a virușilor. În prezent, soluțiile de argint sunt uneori dozate în apa potabilă pentru a reduce murdărirea biologică a recipientelor și echipamentelor.

Metode combinate de dezinfecție a apei

Combinarea metodelor fizice și chimice poate spori eficiența metodelor de dezinfecție în tratarea apei.

De exemplu, ultrafiltrarea asigură eliminarea bacteriilor și a majorității impurităților organice. În același timp, asigură un nivel ridicat de transparență a apei, ceea ce permite dezinfectarea finală a apei de viruși cu ajutorul radiațiilor ultraviolete. Utilizarea clorului pentru o astfel de apă este, de asemenea, eficientă, deoarece conținutul organic scăzut asigură un conținut scăzut de compuși organici clorurați, care sunt periculoși pentru om, dar, în același timp, acțiunea prelungită a clorului este păstrată.

Tehnologii emergente

Tehnologiile inovatoare sunt dezvoltate în mod continuu pentru a îmbunătăți tipurile de dezinfecție a apei:

• Fotocataliză: Utilizează lumina pentru a activa un catalizator, de obicei dioxid de titan, care produce radicali liberi capabili să descompună poluanții organici și să ucidă microorganismele.
• Sonicare: Aplicarea undelor cu ultrasunete pentru a agita și a perturba structura celulară a agenților patogeni din apă.

Concluzie

Alegerea metodei de dezinfecție depinde de mai mulți factori, inclusiv tipul de apă tratată, natura contaminanților prezenți și nivelul de puritate necesar pentru utilizarea prevăzută a apei. Înțelegerea acestor metode diferite de dezinfecție a apei ajută la selectarea celei mai potrivite tehnologii pentru asigurarea unei ape sigure și curate.

Nu ezitați să explorați în continuare fiecare dintre aceste metode sau să întrebați despre aspecte specifice ale dezinfecției în tratarea apei în comentariile de mai jos. Întrebările dumneavoastră sunt întotdeauna binevenite!