Uzdatnianie Wody: Chlorowanie i Alternatywne Metody Dezynfekcji
- Szczegóły
Odkręcając kran, rzadko się zastanawiamy, skąd tak naprawdę bierze się w nim woda. Tymczasem to, co się dzieje, zanim trafi ona do naszych domów, jest niezwykle ważne. Szacuje się, że na Ziemi mamy 1,3 mld km3 wody. Jest to w zasadzie ilość stała - wody nie ubywa, ale też nie przybywa. Mówimy w tym przypadku o obiegu zamkniętym. Robiąc sobie kawę, możemy być pewni, że kiedyś już użytą do jej przyrządzenia wodę piły np. dinozaury. Warto pamiętać, że woda słodka stanowi zaledwie 2,5% całkowitych zasobów Ziemi. Reszta to woda słona, znajdująca się zasadniczo w oceanach. Jeśli chodzi o wodę słodką, to niemal 70% z niej zawierają lodowce oraz pokrywa lodowa.
Chlorowanie Wody - Popularna Metoda Dezynfekcji
Stosowanie chloru pod różnymi postaciami jest obecnie jedną z najbardziej popularnych metod dezynfekcji wody. Stanowi jeden ze sposobów chemicznego kondycjonowania cieczy. Przyjrzyjmy się zatem bliżej tej metodzie. Na czym dokładnie polega chlorowanie, jakie produkty są do tego stosowane, co określane jest mianem chlorowania szokowego - między innymi na te pytania postaramy się zawrzeć odpowiedzi poniżej.
Chlorowanie, jako chemiczna metoda dezynfekcji, polega na wprowadzeniu do wody takich substancji jak dwutlenek chloru lub aktywny chlor. Ten ostatni jest wynikiem reakcji wodorotlenku sodu z chlorem gazowym. Dwutlenek chloru zaś jest gazem bardzo dobrze rozpuszczający się w wodzie. W przypadku niektórych instalacji, szczególnie tych, gdzie dezynfekcja nie jest prowadzona w sposób ciągły, rekomenduje się automatyczne systemy wytwarzania dwutlenku chloru. Wykorzystują one kwas chlorowodorowy i roztwór chlorynu sodowego w formie rozpuszczonej.
Dlaczego akurat te wymienione substancje sprawiają, że możliwa jest dezynfekcja wody? Chemia definiuje więc utlenianie jako reakcję, gdzie atom lub jon traci elektrony. Kiedy dochodzi do takiej oksydacji, następuje uaktywnienie funkcji dezynfekcyjnej chloru. Kiedy powstałe cząsteczki przenikną do wnętrza komórek patogenów, powodują ich uszkodzenie, uniemożliwiając ich dalszy rozwój bądź powodując ich śmierć. Mogą na przykład powodować uszkodzenia błon komórkowych patogenów.
Chlorowanie szokowe
W przypadku wody basenowej mówi się o tzw. chlorowaniu szokowym. Jest to dezynfekcja środkami chlorowymi, np. w postaci tabletek czy granulatu, z uwzględnieniem zwiększonej ich dawki. Następuje wówczas bardzo gwałtowny wzrost poziomu chloru w wodzie. Pozwala szybko i efektywnie pozbyć się nie tylko bakterii i mikroorganizmów, ale też biofilmu i glonów.
Przeczytaj także: Technologie oczyszczania wody: Przegląd
Jeżeli w basenie zamiast krystalicznie, czystej wody zauważone zostaje jej zmętnienie czy zazielenienie, to znak, że warto przeprowadzić wspomniane chlorowanie szokowe. Warto wiedzieć, że optymalne warunki do przeprowadzenia takiego postępowania są wtedy, kiedy woda będzie miała pH w granicach 7-7,4. Należy więc wcześnie przeprowadzić badanie wody pod względem miary kwasowości lub zasadowości i w razie konieczności zastosować odpowiednie środki, które podwyższą lub obniżą współczynnik pH wody.
Środków chlorowych nie należy wrzucać bezpośrednio do wody w basenie, ale umieszczać je w skimmerze albo specjalnym, pływającym dozowniku. To, jak długo utrzymuje się chlor w wodzie po chlorowaniu szokowym zależy od wielu czynników, w tym stopnia zanieczyszczenia wody.
Kiedy chlor wchodzi w reakcje chemiczne z innymi substancjami, powstają produkty uboczne. Wśród nich wymienia się aldehydy, chlorany i chloryny, chlorofenole, chloroform, haloformy (THM) czy tetrachloroetyleny. Istnieją pewne regulacje, które mówią, jakie jest możliwe dopuszczalne stężenie niektórych substancji ubocznych. Przykładowo, w przypadku chloranów ich stężenie w wodzie nie może przekraczać 0,7 [mg/l]. Z kolei jeśli chodzi o poziom chloroformu, nie może ono w basenie przekraczać wartości 0,030 mg/dm3. Pełne uzdatnianie wody powinno zatem, oprócz chlorowania, uwzględniać redukowanie zawartości związków pochodnych.
Samo chlorowanie wody jest bezpieczne dla zdrowia i wręcz pożądane - popularnie stosowane jest nie tylko w przypadku pływalni, basenów w hotelach itp., ale też na skalę masową korzystają z niego wodociągi. Co więcej, to właśnie brak stosowania jednej z najefektywniejszych metod uzdatniania wody, jaką jest chlorowanie, byłoby skrajnie niebezpieczne. Nieoczyszczona woda może zawierać szkodliwe drobnoustroje, bakterie, wirusy, grzyby. Niektóre rodzaje chlorowania skutecznie usuwają też biofilm, co jest dodatkową korzyścią dla zdrowia.
Jeśli mowa o bezpieczeństwie zdrowotnym, to nie sam chlor, a produkty uboczne jego utleniania mogą stanowić ryzyko. Dlatego, pomimo że chlorowanie jest niezwykle skuteczne w usuwaniu niebezpiecznych patogenów, wodociągi i pływalnie stale monitorują skład wody, również pod względem substancji ubocznych uzdatniania.
Przeczytaj także: Grupa Azoty Puławy - oczyszczanie wody
Fakt, że proces chlorowania jest bezpieczny i potrzebny nie oznacza jednak, że chlor nigdy nie będzie wpływał w żaden sposób na organizm. Chlorowana woda basenowa może u osób z wrażliwą skórą powodować podrażnienie - delikatne zaczerwienienie lub swędzenie. Kiedy woda basenowa dostanie się do oczu, może też podrażniać spojówki, a u astmatyków zaś nasilać objawy choroby. Pitna woda chlorowana ma charakterystyczny smak i zapach. Te cechy wody chlorowanej mogą czasem zniechęcać do jej spożywania. Istnieją jednak metody na to, by skutecznie się ich pozbyć. Jednym tych sposobów jest stosowanie filtracji z użyciem aktywnego węgla bądź za pomocą odwróconej osmozy.
Podsumowując, użycie chloru jako środka dezynfekcyjnego w wodzie z pewnością jest skutecznym sposobem na zapewnienie bezpieczeństwa zdrowotnego poprzez eliminację patogenów, takich jak bakterie, wirusy i grzyby. Szczególnie warty zwrócenia uwagi jest fakt, że chlor skutecznie eliminuje gram-ujemne pałeczki bakterii należące do rodziny Enterobacteriaceae, popularnie zwane bakteriami kałowymi. Sporo krajów stosuje chlor jako środek dezynfekcyjny w celu zapewnienia czystej i bezpiecznej wody pitnej dla swoich mieszkańców. Chlorowanie jest też jedną z najtańszych metod kondycjonowania wody, chlor jest łatwo dostępny i stosowanie go jako środka dezynfekcyjnego jest stosunkowo proste i tanie. Umożliwia kontrolowanie jakości wody i zapobieganie powstawaniu zanieczyszczeń.
Alternatywne Metody Dezynfekcji Wody
Dezynfekcja wody przeznaczonej do spożycia, przemysłowej i innej może być przeprowadzona metodami takimi jak:
- chlorowanie
- ozonowanie
- dezynfekcja promieniowaniem ultrafioletowym (UV)
- sterylna filtracja
- dwutlenek chloru
Ozonowanie
Do najsilniejszych środków dezynfekujących i utleniających należy ozon. Niszczy znajdujące się w wodzie bakterie i drobnoustroje znacznie szybciej niż chlor, a jednocześnie nie zmienia jej smaku i zapachu. Jednak ma bardzo krótką trwałość, bo rzędu kilkudziesięciu sekund do kilku minut. Dodatkowo jego efektywność zależy od pH wody i jej temperatury, czyli im pH jest wyższe, tym mniejsza jest trwałość ozonu. Mniej skuteczny jest więc w uzdatnianiu wody silnie zanieczyszczonej bakteriologicznie. Ozon najczęściej wykorzystywany jest jako środek dezynfekujący w procesach wytwarzania wody stołowej, w uzdatnianiu wody w obiegach chłodniczych oraz w przemyśle spożywczym i kosmetycznym.
Dwutlenek Chloru
Dwutlenek chloru - z racji tego, że jest silniejszym środkiem dezynfekującym - coraz częściej w procesach uzdatniania wody zastępuje chlor. Jego skuteczność natomiast nie zależy od wartości pH wody, a wprowadzony do niej nie wywołuje powoduje ubocznych związków chlorowcowych. Tym, co jeszcze odróżnia go od chloru, jest to, że w przeciwieństwie do niego powoduje rozkład biofilmów, które tworzą się w rurociągach i zbiornikach. Jest więc bardziej efektywny w zapobieganiu skażeniu Legionellą. Dwutlenek chloru stosuje się do dezynfekcji wody przeznaczonej do spożycia, wody procesowej i użytkowej w przemyśle napojów oraz spożywczym, a także do uzdatniania wody chłodniczej oraz ścieków.
Przeczytaj także: Przewodnik po uzdatnianiu wody szkłem
Dwutlenek chloru (ClO₂) jest uważany za bardzo skuteczny środek do dezynfekcji wody w studni z kilku powodów, które wyróżniają go na tle innych metod, takich jak tradycyjne chlorowanie:
- Szerokie spektrum działania: Dwutlenek chloru jest skuteczny przeciwko szerokiej gamie patogenów, w tym bakteriom, wirusom i pasożytom.
- Brak tworzenia szkodliwych produktów ubocznych: W porównaniu z tradycyjnym chlorem, dwutlenek chloru nie tworzy szkodliwych produktów ubocznych takich jak trihalometany (THM) czy chlorowcowe związki organiczne.
- Lepsza skuteczność w różnych warunkach pH: Dwutlenek chloru jest skuteczny w szerokim zakresie pH, co sprawia, że jego działanie nie jest ograniczone w wodzie o odczynie zasadowym lub kwaśnym.
- Nie wpływa na smak i zapach wody: ClO₂ nie zmienia smaku ani zapachu wody w takim stopniu jak chlor.
- Skuteczny w obecności substancji organicznych: Dwutlenek chloru jest bardziej skuteczny w obecności substancji organicznych niż tradycyjny chlor.
- Dłuższy czas działania resztkowego: Dwutlenek chloru utrzymuje się w wodzie przez dłuższy czas niż chlor, co zapewnia skuteczną ochronę również po zakończeniu bezpośredniego procesu dezynfekcji.
- Mniejsze ryzyko powstania oporności mikroorganizmów: Ze względu na mechanizm działania, dwutlenek chloru jest mniej podatny na rozwój oporności mikroorganizmów w porównaniu do innych środków dezynfekujących.
- Skuteczność przy usuwaniu biofilmu: Dwutlenek chloru jest skuteczny w niszczeniu biofilmu - cienkiej warstwy mikroorganizmów osadzającej się na powierzchniach.
- Bezpieczeństwo użytkowania: Choć ClO₂ wymaga odpowiednich środków ostrożności przy stosowaniu, jego stosowanie w odpowiednich warunkach i dawkach jest bezpieczne i skuteczne.
Dezynfekcja Promieniowaniem Ultrafioletowym (UV)
Wśród fizycznych metod uzdatniania wody znajduje się dezynfekcja UV. Polega ona na poddawaniu wody oddziaływaniu promieniowania ultrafioletowego krótkiego zakresu. Podczas oczyszczania wody zniszczone zostają zarodniki, ale nie zmieniają się jednocześnie parametry wody, ani nie pogarsza jej smak czy zapach. Dezynfekcja wody promieniami ultrafioletowymi ma zastosowanie najczęściej w uzdatnianiu wody przeznaczonej do spożycia, ścieków, wody procesowej i serwisowej oraz przemyśle.
Sterylna Filtracja
To metoda, która wiążę się z wysokimi kosztami. Dlatego najczęściej ma zastosowanie głównie w medycynie i farmacji. Technika ta opiera się na specjalnych membranach do ultrafiltracji o wielkości porów < 0,5 µm, które są dezynfekowane w regularnych odstępach czasu. Proces sterylnej filtracji w wersji uproszczonej ma miejsce w gospodarstwach domowych, w których stosowane są małe filtry do wody przeznaczonej do spożycia.
Systemy Chlorowania oparte na Elektrolizie
Nowy rewolucyjny system do dezynfekcji wody za pomocą produkcji podchlorynu sodu przy niskim poziomie soli poprzez proces elektrolizy.
Co to jest Elektroliza?
Elektroliza to proces, podczas którego energia elektryczna jest zamieniana w energię chemiczna. Proces zachodzi w elektrolicie, roztworze wodnym lub rozpuszczonej soli. Roztwór ten daje możliwość transportu jonów pomiędzy dwoma elektrodami. Zasada elektrolizy może być zaaplikowana do wody w celu jej dezynfekcji.
Jak Powstaje Zjawisko Dezynfekcji?
W procesie elektrolizy, woda jest poddawana działaniu bezpośredniemu prądowi o niskim napięciu pomiędzy dwoma elektrodami. Sól obecna w wodzie pomiędzy elektrodami przekształcona zostaje w utleniające lub dezynfekujące komponenty. Jony naładowane dodatnio powstałe w wyniku elektrolizy poszukują cząsteczek o przeciwnym ładunku, takich jak bakterie, wirusy i grzyby. Dodatnio naładowane jony miedzi tworzą komponenty elektrostatyczne w połączeniu z ujemnie naładowanymi ścianami komórkowymi mikroorganizmów. Te komponenty zakłócają procesy przepuszczalności przez ściany komórkowe i hamują pobieranie składników odżywczych. W rezultacie, wzrost i podział komórkowy nie zachodzi co powoduje, ze bakteria nie rozmnaża się i w końcu obumiera.
Elektroliza wraz z innymi środkami odkażającymi powoduje tworzenie się związku zwanego podchlorynem sodu, który ma zdolność zabijania szerokiego zakresu patogenów i jest bardzo często stosowany jako środek odkażający w basenach.
Jak Działa System?
Jednostki elektrolityczne systemu chlorowania bazują na elektryczności w celu przekształcenia wody zasolonej w bezpieczny rozcieńczony roztwór podchlorynu sodu. System składa się z następujących elementów:
- Kontrolna skrzynka z podłączeniem do elektrody i dołączanym kablem start/stop
- Elektroda, zainstalowana w 63 mm rurce z PVC z dwoma łącznikami. Połączona jest kablem ze skrzynka kontrolna.
- "Potential-free" kontakt start/stop do regulowania zachodzenia procesu
- Instrukcja obsługi sprzętu
- Paski do pomiaru poziomu wolnego chloru w wodzie
Zastosowania Systemu Chlorowania
System chlorowania jest zaprojektowany do dezynfekcji wody pitnej, wody basenowej oraz kontroli odoru z tworzenia się szlamu w np. chłodniach kominowych, systemach cyrkulacji wody itp. a także odoru na pokładach statków, w samochodach kempingowych, centrach sportowych czy miejscach opieki zdrowotnej. System chlorowania:
- redukuje obecność bakterii i wirusów do bezpiecznego poziomu
- kontroluje wzrost organizmów morskich oraz szlamu w systemach z woda morska
- dezynfekuje wody zanieczyszczone oraz ścieki przemysłowe a także systemy chłodzenia wody
- redukuje ChZT w ściekach unoszących się na powierzchni w oczyszczalniach, cieczy przesączonej z filtracji osadów oraz koncentratów
- niszczy cyjanki i inne utleniające się związki chemiczne w wodach używanych do rożnych procesów przemysłowych
- produkuje chlor przyjazny pod względem pH w basenach
- kontroluje bakterie Legionella
Instalacja Systemu Chlorowania w Basenach
Elektroda jest instalowana na końcu systemu filtracji; przed miejscem, gdzie przefiltrowana woda jest wprowadzana do basenu. System elektrolityczny działa w czasie działania pompy w systemie filtracji. W wyniku procesu elektrolizy sole w wodzie są przekształcane są do podchlorynu sodu. Optymalne stężenie soli wynosi 1.5 - 3 g/litr, około dwa razy średniego stężenia soli w wodzie słodkiej. Z użyciem tego systemu nie potrzebujesz dodatkowego aplikowania chloru. Ilość zanieczyszczeń w wodzie określa poziom produkcji; system może być w prosty sposób dostosowany do odpowiedniego poziomu produkcji. Można to sprawdzić dzięki paskom testowym dla określenia odpowiedniego poziomu produkcji. System może oczyścić baseny do 200 m3 pojemność.
Zalety Zastosowania Systemu Chlorowania
System chlorowania oferuje szereg korzyści, w tym skuteczną dezynfekcję, kontrolę nad zanieczyszczeniami i redukcję szkodliwych substancji w wodzie. Jest to wszechstronne rozwiązanie do różnych zastosowań, od wody pitnej po baseny i systemy przemysłowe.
tags: #uzdatnianie #wody #chlorowanie #proces
