MARCIN
GROCHOWSKI
III ROK OCHRONY ŚRODOWISKA
Metody dezynfekcji wody
przeznaczonej do celów
pitnych
www.prominent.pl
MARCIN
GROCHOWSKI
III ROK OCHRONY ŚRODOWISKA
Metody dezynfekcji wody
przeznaczonej do celów
pitnych
www.prominent.pl
Cel i istota dezynfekcji
Dezynfekcja wody
Dezynfekcja wody
to proces, którego zadaniem
to proces, którego zadaniem
jest zniszczenie lub inaktywacja żywych i
jest zniszczenie lub inaktywacja żywych i
przetrwalnikowych form organizmów patogennych
przetrwalnikowych form organizmów patogennych
oraz zapobieżenie ich wtórnemu rozwojowi w sieci
oraz zapobieżenie ich wtórnemu rozwojowi w sieci
wodociągowej. Ma ona zapobiegać
wodociągowej. Ma ona zapobiegać
rozprzestrzenianiu się chorób zakaźnych za
rozprzestrzenianiu się chorób zakaźnych za
pośrednictwem wody używanej do picia. W
pośrednictwem wody używanej do picia. W
technologii uzdatniania wody dezynfekcja jest
technologii uzdatniania wody dezynfekcja jest
ostatnim etapem tego procesu .
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
Tabela
1.na podstawie, praca zbiorowa pod redakcją Jacka Nawrockiego i Sławomira Biłoroza Uzdatnianie
wody, Procesy chemiczne i biologiczne Wydawnictwo Naukowe PWN Warszawa-Poznań 2000
Podział metod
Metody
dezynfekcji
fizyczne
chemiczne
temperatura
ultradźwięki
Promieniowanie UV
Promieniowanie UV
www.prominent.pl
Rodzaj
mikroorganizmu
Energia E
b
[ J/m
2
]
Bakterie
20 - 200
Wirusy
26 -440
Grzyby
60 - 350
Bakterie coli
26 - 66
Energia niezbędna do niszczenia różnych
mikroorganizmów
Wady i zalety dezynfekcji wody promieniowaniem
UV
www.prominent.pl
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
Zależność prędkości wymierania bakterii od czasu
działania czynnika dezynfekującego ustala prawo Chicka
α
t
=α
0
× e
-kt
α
0
-
początkująca liczba mikroorganizmów, α
t
– liczba
organizmów po czasie t, k- współczynnik szybkości obumierania
mikroorganizmów, t – czas kontaktu
Wynika stąd zależność :
k=1/t × ln α
0
/α
t
Otrzymana z tego równania wartość k określa aktywność
dezynfekującą danego środka chemicznego. Mała wartość tego
współczynnika świadczy o znacznej sile bakteriobójczej danego
środka.
Kinetyka dezynfekcji
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 :
c
n
× t = k
*
c-stężenie dezynfektanta , t - czas niezbędny do
zabicia określonej liczby mikroorganizmów , n –
wykładnik rozcieńczenia , k
*
- stała
proporcjonalności
Chemiczne metody dezynfekcji wody
Dezynfekcja wody metodami chemicznymi
polega na dawkowaniu do niej silnych utleniaczy
takich jak:
a.
Chlor
b.
Podchloryn sodowy
c.
Dwutlenek chloru
d.
Chloraminy
e.
Ozon
f.
Nadmanganian potasu
Charakterystyka dezynfektantów chlorowych
Chlor ma dwojakie zastosowanie w technologii
uzdatniania wody – jako utleniacz wstępny i
dezynfektant . Jako utleniacz wstępny jest
wykorzystywany w celu :
Niszczenia zoo- i fitoplanktonu
Wspomagania flokulacji
Obniżenia barwy przez utlenianie substancji
humusowych
Usuwania nieprzyjemnego zapachu lub smaku
Podchloryn sodowy
Podchloryn sodowy
Chloraminy
Chloraminy
Występuje w postaci uwodnionych
soli NaOCl × 5 H
2
O
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
3
/d
.
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 .
Zalety ClO2 z punktu widzenia
efektu bakteriologicznego
Zalety ClO2 z punktu widzenia
efektu bakteriologicznego
Działanie dezynfekujące ClO2
Działanie dezynfekujące ClO2
a.
Wysoka skuteczność
bakteriobójcza
b.
Brak wpływu pH na skuteczność
działania bakterio – i
wirusobójczego
c.
Silne właściwości wirusobójcze
d.
Zabezpieczenie na długi czas
wody w sieci wodociągowej
przed ewentualnym wtórnym
zakażeniem
e.
Słabsza reaktywność w
stosunku do materii organicznej
w wodzie
f.
Brak reaktywności z
amoniakiem
Reaguje z aminokwasami
prowadząc do przerwania
syntezy protein bakteryjnych
W przypadku wirusów osłabia
syntezę RNA
Wpływa inhibitująco na
enzymy
Sposoby chlorowania wody
a.
Chlorowanie wody małą dawką chloru
b.
Chlorowanie nadmiarem chloru
c.
Chloroaminowanie
d.
Chlorowanie do punktu przełamania
.
Dechloracja wody
Nadmiar chloru usuwa się za pomocą
następujących związków
Siarczyn lub tiosiarczan sodowy
Dwutlenek siarki
Amoniak
Węgiel aktywny
Ozonowanie
Ozon można uzyskać
następującymi
metodami :
a.
Ciche wyładowania
elektryczne
b.
Fotochemiczne
generowanie
c.
Elektrochemiczne
generowanie
d.
Radiochemiczne
generowanie ozonu
Ozonowanie wstępne
Ozonowanie wstępne
Działanie dezynfekujące
ozonu
Działanie dezynfekujące
ozonu
Wzrost średniej wielkości
cząstek koloidalnych
Wzrost prędkości opadania
kłaczków
Przedłużenie cykli
filtracyjnych
Poprawę cech
organoleptycznych wody
Utlenienie materii
organicznej i
mikrozanieczyszczeń
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
Ozonowanie
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
Metody dezynfekcji stosowane w różnych
krajach
Kraj
chlor
Dwutlene
k chloru
Ozon
Promieniowani
e UV
Australia
+++ +
-
+
Austria
+++ +
+
+
Belgia
+++ +
+
-
Francja
++
++
++
+
Niemcy
+++ +++
++
+
USA
+++ +
+
+
Szwajcar
ia
+
++
++ ++
Czechy
+++ -
+
-
Włochy
+++ +++
-
-
+++ metoda dominująca ++ stosowana ze średnią częstotliwością + z
rzadką częstotliwością
Skuteczność dezynfekcji wody przy
zastosowaniu różnych metod
Patogeny
Chlor Dwutlenek
chloru
Chlora
miny
Ozon
UV
Bakterie
++
+
+++
++ ++
+
++
+
Wirusy
++ +++
+ ++
+
++
+
Cysty
pierwotni
a-ków
+
+
+ ++ +
+++ wysoka ++ średnia + niska
Biorąc pod uwagę skuteczność działania
środków dezynfekujących, szereg od
najlepszego do najsłabszego przedstawia się
następująco :
ozon > ClO2 > Cl2 > chloraminy
natomiast ranking trwałości, od największej
do najmniejszej wygląda następująco :
chloraminy > ClO2 > Cl2 > ozon