Dezynfekcja

Pompy wody w stacji uzdatniania wody Zespół pomp wody uzdatnionej do sieci wodociągowej (Photofactory)
 
Wstępnie oczyszczona woda poprzez filtrowanie, sedymentację, floktuację czy koagulację może nadal posiadać groźne dla zdrowia mikroorganizmy. Aby je usunąć, należy przeprowadzić proces dezynfekcji. Najprostszym i najstarszym sposobem, stosowanym często przez nasze mamy, babcie, a niejednokrotnie przez nas samych, jest po prostu przegotowanie wody. Wysoka temperatura zabija bowiem większość bakterii i wirusów. Na skalę przemysłową jest to jednak rozwiązanie problematyczne i nieopłacalne, dlatego stosuje się szereg innych zabiegów pozwalających usunąć zagrażające nam drobnoustroje.

 

Chlorowanie

Jest najbardziej rozpowszechnionym sposobem dezynfekcji. Ze względów ekonomicznych stosuje się najczęściej chlor gazowy. Po wymieszaniu z wodą w urządzeniach zwanych chloratorami, chlor przechodzi w chlor wolny, który posiada silne właściwości utleniające. Powoduje to szybki rozpad błon komórkowych, a tym samym śmierć bakterii. Ponadto posiada on zdolność utleniania innych substancji organicznych, a także żelaza i manganu. Po wykorzystaniu właściwości wolnego chloru, w wodzie pozostaje pewna dawka chloru użytecznego w postaci kwasu podchlorawego, jego anionów lub związków organicznych (chloroaminy). Związki te mają słabsze właściwości dezynfekcyjne, jednak są na tyle trwałe i silne, by zapobiec kontaminacji, czyli wtórnemu skażeniu wody, które następuje w momencie, gdy nie wszystkie przetrwalniki bakterii i wirusów zostaną zabite podczas chlorowania. Zapobiega się temu, stosując nadwyżkę chloru. Właśnie dlatego czujemy nieraz jego zapach po odkręceniu kranu. W technice uzdatniania wody stosuje się nie tylko chlor gazowy, ale także jego sole, na przykład podchloryn sodowy czy chlorowane aminy. Niestety, koszty dezynfekcji prowadzonej za pomocą tych środków są zbyt wysokie, by używać ich na skalę przemysłową. Podchloryn za to często stosuje się w basenach kąpielowych, a sole aminowe w domowych środkach czyszczących. Wadą chlorowania jest tworzenie przez chlor połączeń z substancjami organicznymi (trihalometanów – tzw. THM-ów), które posiadają właściwości rakotwórcze. Jest to główny powód powolnego odchodzenia od stosowania chloru w stacjach uzdatniania wody.

 

Ozonowanie

Ozon to trójatomowy tlen o charakterystycznym „świeżym” zapachu powstającym w przyrodzie podczas wyładowań atmosferycznych. Na skalę przemysłową ozon wytwarzany jest w generatorach ozonu pod wpływem cichych wyładowań elektrycznych. Obecnie ozon wykorzystywany jest w procesach oczyszczania wody do zaawansowanego utleniania oraz do dezynfekcji końcowej, jednak ze względów ekonomicznych proces dezynfekcji przejmują lampy UV. Gaz ten łatwo reaguje z wieloma zanieczyszczeniami obecnymi w wodzie, dzięki temu używany jest do usuwania żelaza, manganu, siarkowodoru, barwy, a także do podczyszczania ścieków. Po utlenieniu zanieczyszczeń ozon resztkowy przekształca się w czysty tlen, nie wytwarzając rakotwórczych produktów ubocznych, co sprawia, że jest to najlepszy produkt ekologiczny w procesach uzdatniania wody pitnej, w przemyśle napojowym i spożywczym oraz w basenach kąpielowych, co można łatwo rozpoznać po pięknej, niebieskiej barwie.

 
Mężczyzna za pomocą specjalnego urządzenia przyłożonego do ulicy i połączonego ze słuchawkami monitoruje sieć wodociągową Monitorowanie sieci wodociągowej (Photofactory)

 

Ultrafiolet

Innym sposobem dezynfekcji jest stosowanie promieniowania UV. Promieniowanie ultrafioletowe, choć niewidzialne, ma silne działanie fotochemiczne – przy długości fali poniżej 300 nm wywołuje jonizację i jest zabójcze dla organizmów żywych. Jednak tak samo jak w ozonowaniu, nie ma możliwości zabezpieczenia wody przed wtórnym zanieczyszczeniem. W tym procesie woda przepływa przez otwartą komorę oświetlaną lampami UV.

 

Ultradźwięki

Pod wpływem drgań fal dźwiękowych, których częstotliwość jest zbyt wysoka, aby usłyszał je człowiek, bakterie i wirusy są rozrywane. Również ta metoda nie zabezpiecza wody przed wtórnym zanieczyszczeniem.

 

Nadmanganian i dwuchromian

Są silnymi utleniaczami, jednak ze względu na to, iż chrom i mangan

są niezdrowe dla ludzi, nie są stosowane. Nadmanganian występuje czasami w zestawach biwakowych do uzdatniania małych ilości wody w trudnych warunkach terenowych. Innymi utleniaczami niestosowanymi ze względów ekonomicznych i zdrowotnych są fluor i jod.

 

Ultrafiltracja

Ma bardzo małe zastosowanie w uzdatnianiu wody, a polega na odfiltrowywaniu jej przez złoża, w których szczeliny między ziarnami są tak dobrane, że zatrzymują chorobotwórcze bakterie. Metoda charakteryzuje się małą wydajnością, długim czasem potrzebnym do przepływu wody przez filtr i brakiem możliwości zatrzymania wirusów. Nie przeciwdziała także wtórnemu skażeniu.

 
Wnętrze hali filtrów węglowych w Zakładzie Uzdatniania Wody w Goczałkowicach Nowoczesne filtry węglowe w Zakładzie Uzdatniania Wody w Goczałkowicach (Photofactory)
 

Odwrócona osmoza

Odwrócona osmoza jest niezwykle skutecznym sposobem uzdatniania wody; należy do procesów membranowych pozwalających na oddzielenie zanieczyszczeń rozpuszczalnych i koloidalnych znajdujących się w wodzie. Metoda polega na przepuszczeniu wody pod wysokim ciśnieniem przez membranę. Wykorzystuje się tu zjawisko półprzepuszczalności błony osmotycznej. Cząsteczki wody przechodzą przez membranę, tworząc permeat, a cząsteczki soli i innych zanieczyszczeń, takich jak np. bakterie, koloidy, itp. zostają w tak zwanym koncentracie po stronie naporu wody surowej, skąd są odprowadzane do kanalizacji. Za pomocą tej metody uzyskujemy redukcję zanieczyszczeń rzędu 90-98%. Instalacja uzdatniania wody metodą odwróconej osmozy jest eksploatowana przez Przedsiębiorstwo Wodociągów i Kanalizacji w Jarosławiu.

 

Usuwanie azotanów

Istotnym problemem dotyczącym płytkich ujęć wód podziemnych, położonych w sąsiedztwie nieszczelnych szamb oraz na intensywnie nawożonych terenach rolniczych, jest występowanie dużych ilości azotanów. Jony te w niekorzystny sposób wpływają na zdrowie człowieka, powodując – zwłaszcza u małych dzieci – choroby niedokrwienne i nowotworowe. Proces usuwania azotanów zachodzi w wymiennikach jonowych w trakcie przepływania uzdatnianej wody przez specjalną żywicę jonowymienną regenerowaną roztworem soli kuchennej (NaCl). Innym sposobem usuwania azotanów jest częściowa demineralizacja wody metodą odwróconej osmozy.

 

Inne metody

Do innych metod można zaliczyć dodawanie do wody metali ciężkich, głównie miedzi i srebra. Jest to jednak sposób bardzo kosztowny, a przez to nieopłacalny. Srebro stosuje się na szeroką skalę w branży turystycznej do filtrów przenośnych. Właściwości bakteriobójcze tego metalu wykorzystywano już pod koniec XVIII wieku. W tym okresie armia austriacka posiadała na wyposażeniu manierki posrebrzane w środku.