Metody oczyszczania wody przeznaczonej do celów pitnych

MARCIN

GROCHOWSKI

III ROK OCHRONY ŚRODOWISKA

Metody dezynfekcji wody

przeznaczonej do celów

pitnych

www.prominent.pl

Cel i istota dezynfekcji

Dezynfekcja wody

to proces, którego zadaniem

jest zniszczenie lub inaktywacja żywych i

przetrwalnikowych form organizmów patogennych

oraz zapobieżenie ich wtórnemu rozwojowi w sieci

wodociągowej. Ma ona zapobiegać

rozprzestrzenianiu się chorób zakaźnych za

pośrednictwem wody używanej do picia. W

technologii uzdatniania wody dezynfekcja jest

ostatnim etapem tego procesu .

Główne gatunki bakterii chorobotwórczych

przenoszonych przez wodę

Bakterie

chorobotwórcze

Choroby

Salmonella typhi

dur brzuszny

S.Paratyhpi A,B,C

dur rzekomy, salmomelloza

shigella

czerwonka, ostre zapalenie

żołądka, biegunki

Escherichia Coli

ostre biegunki

Vibrio cholerae

cholera

Mycobacterium tuberculosis

gruźlica płuc

legionnella

ostre zapalenie płuc, choroba

legionisty

Leptospira

żółtaczka krętkowa, leptospiroza

C.tetani

tężec

Yersinia enterocolitica

nieżyt żołądka i jelit

Tabela1. Biłoroz S., Nawrocki J. 2005. (red). Uzdatnianie wody. Procesy chemiczne i biologiczne. Wyd.
Naukowe PWN, Warszawa-Poznań

Promieniowanie UV

www.prominent.pl

Rodzaj
mikroorganizmu

Energia E

[ J/m

]

Bakterie

20 - 200

Wirusy

26 -440

Grzyby

60 - 350

Bakterie coli

26 - 66

Energia niezbędna do niszczenia różnych
mikroorganizmów

Warunki wpływające na przebieg i

skuteczność dezynfekcji

 Liczba i rodzaj mikroorganizmów
 Skład fizyczno-chemicznej wody
 pH

 Temperatura

www.ifosn.org.pl

 Ilość i rodzaj zredukowanych substancji

organicznych i nieorganicznych

 Ilość zawiesin
 Rodzaju środka dezynfekującego i jego dawki
 Czasu kontaktu
 Odporności mikroorganizmu

Kinetyka dezynfekcji

Zależność prędkości wymierania bakterii od czasu

działania czynnika dezynfekującego ustala prawo Chicka

=α

× e

-kt

początkująca liczba mikroorganizmów, α

– liczba

organizmów po czasie t, k- współczynnik szybkości obumierania
mikroorganizmów, t – czas kontaktu

Wynika stąd zależność :

k=1/t × ln α

/α

Otrzymana z tego równania wartość k określa aktywność

dezynfekującą danego środka chemicznego. Mała wartość tego

współczynnika świadczy o znacznej sile bakteriobójczej danego

środka.

Czas wymagany do zabicia wszystkich

mikroorganizmów można skrócić, zwiększając
stężenie środka bakteriobójczego. Wpływ
wielkości dawki początkowej i czasu kontaktu na
skuteczność dezynfekcji określa prawo Watsona :

× t = k

c-stężenie dezynfektanta , t - czas niezbędny do

zabicia określonej liczby mikroorganizmów , n –
wykładnik rozcieńczenia , k

- stała

proporcjonalności

Chlorowanie

 Chlor gazowy dodawany w postaci wody

chlorowej(metoda pośrednia)

 Chlor gazowy dodawany bezpośrednio do

wody(metoda bezpośrednia)

• pH>2 Cl

+ H

O  H

+HClO + Cl

• pH>7 HClO  H

+ClO

• HClO + H

H

ClO

• 2HClO Cl

O + H

• Cl

+ Cl

 Cl

Chlor jest bardzo reaktywnym związkiem, gdyż

reaguje on ze związkami organicznymi i

nieorganicznymi w wodzie, pozostała część

chloru, która zostanie w wodzie ma dopiero

właściwości bakteriobójcze i określa się ją jako

„pozostały chlor ogólny”

Zalety ClO2 z punktu
widzenia efektu
bakteriologicznego

a. Wysoka skuteczność

bakteriobójcza i wirusobójcza

b. Brak wpływu pH na

skuteczność działania

bakterio – i wirusobójczego

c. Zabezpieczenie na długi czas

wody w sieci wodociągowej

przed ewentualnym wtórnym

zakażeniem

d. Słabsza reaktywność w

stosunku do materii

organicznej w wodzie

e. Brak reaktywności z

amoniakiem

Działanie dezynfekujące
ClO2

• Reaguje z aminokwasami

prowadząc do przerwania
syntezy protein
bakteryjnych

• W przypadku wirusów

osłabia syntezę RNA

• Wpływa inhibitująco na

enzymy

Rys. Biłoroz S., Nawrocki J. 2005. (red). Uzdatnianie wody. Procesy
chemiczne i biologiczne. Wyd. Naukowe PWN, Warszawa-Poznań

Podchloryn sodowy

• Występuje w postaci uwodnionych

soli NaOCl × 5 H

• Jest związkiem nietrwałym

• Łatwo rozpuszcza się w wodzie

• Do dezynfekcji stosuje się

rozcieńczone

wodne roztwory NaOCl

• Produkt handlowy występuje w

gatunkach

A i B , które różnią się zawartością

NaOH .

Obecność NaOH zwiększa trwałość

wodnego roztworu .

Podchloryn sodowy stosuje się do

dezynfekcji wody jest ≤ 2000m

/d .

Chloraminy

• Są stabilne w wodzie

• Chloraminy organiczne i

nieorganiczne

charakteryzują się znacznie

niższą siłą

bakteriobójczą niż chlor

Aby mogły powstać w

ilości niezbędnej do

dezynfekcji wymagane jest

odpowiednie stężenie azotu

amonowego

Dechloracja wody

• Nadmiar chloru usuwa się za pomocą

następujących związków

 Siarczyn lub tiosiarczan sodowy
 Dwutlenek siarki

+2H

O+Cl

H

+2HCl

 Amoniak
 Węgiel aktywny

Automatyczny filtr węglowy typu CARBOTEX
[www.unitex.com.pl/index.php?p=5 ]

Ozonowanie

Ozonowanie wstępne

• Wzrost średniej wielkości

cząstek koloidalnych

• Wzrost prędkości opadania

kłaczków

• Przedłużenie cykli

filtracyjnych

• Poprawę cech

organoleptycznych wody

• Utlenienie materii

organicznej i
mikrozanieczyszczeń

Działanie dezynfekujące
ozonu

• Ozon jest najsilniejszym

środkiem dezynfekującym z
tradycyjnie stosowanych
utleniaczy

• Wnikający do komórek ozon

niszczy struktury wewnątrz
komórkowe , głównie kwasy
nukleinowe powodując śmierć
komórki

• Ozon od 600 d0 3000 razy

szybciej niszczy bakterie
Escherichia Coli niż chlor

Dezynfekcja za pomocą elektrochlorowania

Elektrochlorowanie to proces ,w którym środek dezynfekujący

wytwarzany jest w miejscu jego użytkowania za pomocą elektrolizy
roztworu chlorku sodowego.

• Na anodzie wydziela się wolny chlor
2Cl

Cl

+ 2e

•

który ulega hydrolizie

+ H

O  HCl + HClO

• a na katodzie wydziela się wodorotlenek i wodór gazowy
2Na

+ 2e

 2Na

2Na

+2H

O  2NaOH +H

• Następnie produkty anody i katody reagują wzajemnie ze sobą z

wytworzeniem podchlorynu sodowego i chlorku wodnego

HCl+HClO+2NaOHNaClO+NaCl+2H

Metoda Miox

• Metoda ta polega na wytworzeniu mieszaniny

utleniaczy drogą elektrolizy roztworu soli
kuchennej.

• Produkty anody i katody po wymieszaniu mają

następujący skład:

/ClO

200/300 mg/l

ClO

40-60 mg/l

10-20 mg/l

www.oip.pl/katowice/index.php/prew
encja/6-prewencja-c/21

Uboczne produkty dezynfekcji

wody

Środek

dezynfekujący

Organiczne

produkty uboczne

Nieorganiczne

produkty uboczne

Chlor

THM, kwasy
halogenooctowe,
halogenoacetonitryle,
haloaldehydy, haloketony,
chlorofenole,
halogenopikryny, kwasy
karboksylowe,

Dwutlenek chloru

Aldehydy, kwasy
karboksylowe

Chloryny, Chlorany

Ozon

Kwasy karboksylowe,
aldehydy, aldo i ketokwasy

Bromiany

Tabela 5.Nawrocki J,2005, Ochrona Środowiska,nr4, 1-7

Metody dezynfekcji stosowane w

różnych krajach

Kraj

chlor

Dwutlene

k chloru

Ozon

Promieniowani

e UV

Australia

+++ +

Austria

+++ +

Belgia

+++ +

Francja

Niemcy

+++ +++

USA

+++ +

Szwajcar

++ ++

Czechy

+++ -

Włochy

+++ +++

+++ metoda dominująca ++ stosowana ze średnią częstotliwością
+ z rzadką częstotliwością.

Tabela 7

Praca zbiorowa pod redakcją J.Nawrockiego i

S.Biłoroza Uzdatnianie wody ,procesy chemiczne i biologiczne Wyd.PWN Warszawa-Poznań 2000

Skuteczność dezynfekcji wody przy zastosowaniu

różnych metod

Patogeny

Chlor

Dwutlenek

chloru

Chlora

miny

Ozon

Bakterie

++
+

+++

++ ++

++
+

Wirusy

++ +++

+ ++

++
+

Cysty
pierwotni

a-ków

+ ++ +

+++ wysoka ++ średnia + niska

Tabela 8. Praca zbiorowa pod redakcją J.Nawrockiego i S.Biłoroza Uzdatnianie wody ,procesy
chemiczne i biologiczne Wyd.PWN Warszawa-Poznań 2000

Biorąc pod uwagę skuteczność działania

środków

dezynfekujących,

szereg

najlepszego do najsłabszego przedstawia się
następująco

ozon > ClO2 > Cl2 > chloraminy

natomiast ranking trwałości, od największej

do najmniejszej wygląda następująco :

chloraminy > ClO2 > Cl2 > ozon

Literatura

• 1.Biłoroz S., Nawrocki J. 2005. (red). Uzdatnianie wody.

Procesy chemiczne i biologiczne. Wyd. Naukowe PWN,
Warszawa-Poznań

• 2.Kniotek W., Lipiak D., Suchański W.2003.Ochrona

środowiska. Nr 3, 1-2

• 3.Kowal Apolinary L., Świderska-Bróż M. 1997. Oczyszczanie

wody. Wyd. Naukowe PWN, Warszawa-Wrocław

• 4.Nawrocki J. 2005. Ochrona Środowiska. Nr 4, 1-7

Document Outline