DEZINFEKCIJA VODE I NUSPRODUKTI DEZINFEKCIJE...1. pH vode (što niži to bolja dezinfekcija; na višim pH vrednostima razlaže se hipohloritna kiselina) 2. Temperature vode (što viša

DEZINFEKCIJA VODE I NUSPRODUKTI DEZINFEKCIJE

Dezinfekcija vode

Finalna je faza prečišćavanja sirove vode.

Cilj je ukloniti patogene mikroorganizme koji mogu narušiti zdravlje.

Nije apsolutni pojam, pa se mikrobiološka ispravnost vode za piće kontroliše u skladu sa Pravilnikom o higijenskoj ispravnosti vode za piće

(Sl. list SRJ br. 42/98 , 44/99 , Sl. glasnik RS br. 28/19)

Može se sprovoditi fizičkim metodama i/ili hemijskim sredstvima.

Metode dezinfekcije vode

Fizičke metode Hemijska sredstva

Toplota – kuvanje vode

UV zračenje

Ultrazvuk

Membranska filtracija

Hlor i hlorni preparati

Ozon

Srebro

Jod

Hlorisanje vode

Najstariji i najrasprostranjeniji postupak dezinfekcije vode.

U postrojenju “Bele vode” u Beogradu voda se hloriše od 1927. godine.

Hlorni preparati:

1. Elementarni hlor [Cl2]

2. Hlor dioksid [ClO2]

3. Natrijum hipohlorit [NaClO]

4. Kalcijum hipohlorit [Ca(ClO)2]

5. Hlorni kreč (kalcijum hipohlorit hlorid) [CaOCl2]

6. Hloramin [NH2Cl]

Elementarni hlor

Žuto-zeleni otrovan gas koji nastaje razlaganjem NaCl

Skladišti se u čeličnim bocama

Jak je oksidans i dobro se rastvara u vodi:

1. Cl2 + H2O HClO (hipohloritna kiselina)+ HCl →

2. HClO HCl + O* (nascentni kiseonik)→

v.Hipohloritna kiselina i nascentni kiseonik su dobri dezinficijensi

Elementarni hlor

Uspešnost dezinfekcije zavisi od:

1. pH vode (što niži to bolja dezinfekcija; na višim pH vrednostima razlaže se hipohloritna kiselina)

2. Temperature vode (što viša to bolja dezinfekcija)

3. Kontakta hlora sa vodom (minimum 30 minuta)

. Prednosti upotrebe: niska cena; jednostavnost rukovanja, transporta i skladištenja rezervi; mogućnost doziranja i provere koncentracije u vodi; rezidualno dejstvo do 15 dana - sprečava se sekundarna kontaminacija vode za piće; širok antimikrobni spektar dejstva.

. Nedostaci: nastanak štetnih trihalometana

Doza hlora neophodna za dezinfekciju vode

Sirova voda sadrži organske i neorganske materije čijom se oksidacijom troši hlor.

Uspešnost dezinfekcije hlornim preparatom zavisi od aktivnog hlora – količine hipohloritne kiseline koja se oslobodi po dodavanju dezinficijensa u vodu.

Doza hlora (mg/L) neophodna za pravilnu dezinfekciju vode:

v Doza hlora = potreba za hlorom + rezidualni hlor

Potreba za hlorom je količina hlora (mg/L) koju je potrebno dodati vodi do pojave rezidualnog hlora.

Rezidualni hlor je količina hlora koja ostaje u vodi nakon izvršene dezinfekcije. Ako je njegova količina veća od dozvoljene (0,5 mg/L) mora se ukloniti iz vode za piće.

Hlor dioksid [ClO2]

Najefikasniji dezinficijens na bazi hlora (2.5 puta jači oksidans od hlora).

Za dezinfekciju se koristi: 0.1 - 0.4 mg ClO2/L vode (kontakt sa vodom 15 minuta)

Nedostaci: otrovan i nestabilan gas, ne može se transportovati pa se proizvodi na mestu upotrebe, kao 2% vodeni rastvor.

Prednosti: pH vode ne utiče na aktivnost; rezidualno dejstvo do 20 dana; poboljšava miris i ukus vode uklanjanjem gvožđa i mangana; ne nastaju trihalometani

Ostali hlorni preparati

Natrijum hipohlorit: 10-15% aktivnog hlora; tečnost žutozelene boje, poznata kao žavelova voda, varikina ili izbeljivač; mehanizam dejstva je isti kao kod elementarnog hlora – preko hipohloritne kiseline; koristi se u sistemu za tečno hlorisanje vode [najčešće za naknadno hlorisanje(dohlorisanje) na krajevima vodovodne mreže i za dezinfekciju bazenske vode]

Kalcijum hipohlorit: 70 % aktivnog hlora; rastvaranjem u vodi nastaje hipohloritna kiselina

Hlorni kreč (kalcijum hipohlorit hlorid): 25–35 % aktivnog hlora; dejstvo preko hipohloritne kiseline

Hloramin: >25% aktivnog hlora; dezinfekcija se vrši istovremenim dodavanjem hlora i amonijaka u vodu ili dodavanjem gotovih hloramina – mono, di ili trihloramin; u vodi se razgrađuju do hipohloritne kiseline

Dezinfekcija ozonom

Toksičan je gas i snažan antioksidans

Jedan od najboljih hemijskih dezinficijenasa vode

Popravlja ukus i miris vode (uklanjanjem gvožđa i mangana)

Ne menja mineralni sastav vode

Ne nastaju trihalometani

Koncentarcija za dezinfekciju vode: 2 - 4 mg/L

Kontakt sa vodom: 4-10 minuta

Nedostaci: visoka cena; korozivno dejstvo; posebne mere predostrožnosti pri rukovanju; nema rezidualno dejstvo

Primena: dezinfekcija vode za piće; vode u bazenima; u industriji

UV zračenje

253,7 nm (UV zraci talasne dužine 250-260 nm, ako je stepen mutnoće ˂5 NTU*, sadržaj gvožđa 0,3 mg/l i ˂ako voda ne sadrži organske materije)

*Nephelometric Turbidity Units (1 NTU odgovara ekvivalentu od 1g/dm³ SiO2 u čistoj vodi

Princip: oštećenje DNK mikroorganizama (M.O.); deluje kako na vegetativne oblike M.O., tako i na spore bakterija

UV zračenje

Kako su UV zraci male prodorne moći, voda mora biti bistra i prolaziti u tankim slojevima od 10cm i na bliskom odstojanju od izvora UV zraka.

Najbolji efekat je direktan kontakt UV lampe sa vodom.

Često se koristi kod proizvodnje nekih flaširanih voda ( stone i mineralne vode).

Može se primeniti i kao dodatak hemijskim metodama dezinfekcije (sekundarni ili tercijarni tretman vode).

Prednost: ne dodaju se hemikalije u vodu

Nedostatak: nema rezidualnog dejstva dezinficijensa

Antimikrobno dejstvo najčešćih dezinfekcionih sredstava

Inaktivacija M.O.

Elementarni hlor

Hloramini Hlor dioksid Ozon UV zraci

Bakterije odličan dobar odličan odličan dobar

Virusi odličan zadovoljavajući odličan odličan zadovoljavajući

Protozoe zadovoljavajući/loš

loš dobar dobar odličan

Endospore dobar/zadovoljavajući

loš zadovoljavajući odličan zadovoljavajući

Tretman vode za piće u proizvodnom pogonu “Makiš” JKP “Beogradski vodovod i kanalizacija"

Mehaničko uklanjanje grubih nečistoća: sirova voda iz reke Save najpre prolazi kroz grube rešetke i kombinovanu čeličnu rešetku pri čemu se uklanjaju veće, krupnije nečistoće koje se zadržavaju na njima. Sitnije nečistoće uklanjaju se pomoću finih rotirajućih sita, a zatim se voda pomoću pumpi potiskuje u razdelno okno. Pored crpne stanice sirove vode iz reke, nalazi se i jezerska taložnica. Voda iz jezerske taložnice crpi se u slučaju velikih zagađenja Save.


Korekcija pH: U razdelnom oknu se dozira sumporna kiselina kako bi se pH vrednost Savske vode koja iznosi pH 7.6-7.8 korigovala na 7.1-7.2, čime se dobija optimalna vrednost za postupak koagulacije. Voda se dalje transportuje do bazena za predozonizaciju.


Predozonizacija:Pri malim dozama ozona smanjuje se ukupan broj suspendovanih čestica; povećava se broj čestica većeg prečnika, a smanjuje se broj čestica manjeg prečnika čime se omogućava njihovo lakše uklanjanje u daljim fazama prečišćavanja (koagulacija, flokulacija). Pri većim količinama ozona dolazi do obrnute situacije.

Postupkom predozonizacije se vrlo efikasno uklanja gvožđe, mangan, alge, boje, materije koje vodi daju miris i ukus, kao i razne koloidne materije. Gvožđe i mangan se dejstvom ozona prevode u taložni oblik i time je omogućeno njihovo uklanjanje u fazi bistrenja. Razgrađuju se materije koje sa hlorom daju kancerogene trihalometane. Ozon pomaže koagulaciju i flokulaciju oksidovanjem organskih jedinjenja veće molekulske težine čije prisustvo ometa koagulaciju i flokulaciju. Ozon oksidiše mikroorganizme u vodi pri čemu ne daje nikakav miris i ukus.

Predozonizacijom se postiže poboljšanje kvaliteta izbistrene vode, smanjuje utrošak hemikalija, produžetak rada filtera i smanjenje doze ozona u glavnoj ozonizaciji.

U ovim pogonima za oksidaciju organskih materija koristi se kalijum-permanaganat u granulama.


Bistrenje: Proces bistrenja se sastoji iz koagulacije, flokulacije i taloženja.

Koagulacija je fizičko-hemijski proces u kome se dodatkom aluminijum-sulfata, i uz stalno mešanje neutrališe negativan naboj koloidnih čestica prisutnih u vodi i početak stvaranja flokula. Dejstvom koagulanata nastaju pozitivno naelektrisane čestice koje privlače negativno naelektrisane i dolazi do adsorpcije i neutralizacije. Uspeh koagulacije zavisi od alkaliteta, temperature, veličine čestica.



Flokulacija je proces koji se nadovezuje na koagulaciju. U ovom procesu se razelektrisane koloidne čestice, kao i suspedovane čestice dodatkom flokulanata spajaju u veće grupacije, flokule koje je moguće istaložiti iz vode. U toku ovog procesa vrši se lagano mešanje i koristi pomoćno sredstvo flokulant polielektrolit.



Procesom taloženja postiže se separacija čvrste i tečne faze pod dejstvom gravitacione sile. Primenjuje se taložnik lamelarnog tipa zbog veoma dobrog efekta taloženja čvrstih čestica.


Glavna ozonizacija: Voda mutnoće < 0.1 NTU usled prethodno primenjenih postupaka uvodi se u komoru za ozonizaciju. Ovim postupkom vrši se oksidacija mikrozagađivača - sintetičke organske materije koje se nalaze u vodi zahvaljujući ljudskom faktoru (ugljovodonici, fenoli, hlorni rastvarači, pesticidi, deterdženti, biocidi).

Sintetičke organske materije se retko potpuno oksiduju u krajnje produkte oksidacije (CO2 i H2O), pa oksidacioni proizvodi ostaju u tretiranoj vodi. Da bi se ovi produkti potpuno uklonili najbolje je posle ozonizacije primeniti proces koji je u stanju da ih ukloni, a to je filtracija na granulisanom aktivnom uglju.


Sekundarna flokulacija: Ovaj postupak podrazumeva dodatnu primenu koagulanata. Ozonizacijom izbistrene vode ne utiče se značajno na izlaznu mutnoću filtrirane vode koja treba da bude određene vrednosti ( 0.1 NTU). Zbog toga je predviđeno i sekundarno doziranje aluminijum-sulfata, čime se značajno poboljšava bistrenje vode, jer se na taj način uklanja ostali deo organskog zagađenja.


Filtracija kroz dvoslojnu ispunu – TUF pesak: dostiže se vrednost mutnoće < 0.1 NTU. Ovim postupkom se efikasno uklanjaju nerastvorne materije, zatim dolazi do delimične oksidacije amonijaka, a uklanja se i deo organskih materija, nastao procesom sekundane flokulacije. Pored toga, dolazi i do razgradnje određenih organskih materija, koje su, zahvaljujući prethodnom dejstvu ozona, postale biorazgradljive.


Filtracija kroz ispunu GAU: Filteri na granulisanom aktivnom uglju nalaze se posle peščanih. Cilj njihove primene je eliminisanje organskih zagađivača koji nisu uklonjeni u prethodnim fazama - dolazi do uklanjanja rastvorenih organskih jedinjenja, pesticida, fenola, deterdženta, teških metala, materija koje vodi daju boju, miris i ukus i potpunog uklanjanja amonijaka.

Proces uklanjanja navedenih materija se odvija apsorcijom ili biološkom razgradnjom. Aktivan ugalj se koristi za apsorciju, ima razvijenu površinu pora u kojima dolazi do razvoja mikroorganizama što je potpomognuto kiseonikom. Usled aktivnosti mikroorganizama u aktivnom uglju dolazi do biološke razgradnje, organskih i apsortivnih jedinjenja.


Hlorisanje: Voda nakon izlaska sa GAU filtera dolazi u rezervoar čiste vode. Glavno hlorisanje se vrši u cevovodu ispred rezervoara čiste vode i time se postiže zaštita od naknadnog zagađenja. Hlorisanje vode se vrši radi dezinfekcije i jednim delom oksidacije organskih materija, mikroorganizama kao i prisutnog gvožđa, mangana i drugih prisutnih neorganskih materija. Hlorisanje se vrši gasovitim hlorom, s time da je ceo proces automatizovan, tako da se stalno održava isti rezidual hlora. Količina hlora potrebnog za dezinfekciju podešava se tako da koncentracija hlora na izlazu iz rezervoara čiste vode bude 0.5mg/l.


Doziranje kreča: Po završetku obrade vode radi eventualne korekcije pH predviđeno je doziranje kreča.

Naknadno hlorisanje: Pre potiskivanja vode u distributivnu mrežu, a po izlasku iz rezervoara čiste vode predviđeno je naknadno hlorisanje. Na taj način se sprečava svako naknadno zagađenje vode i održava zadati nivo reziduala hlora bez obzira na vreme zadržavanja u rezervoaru čiste vode.

Nusprodukti dezinfekcije vode Dezinfekcija vode za piće doprinela je eradikaciji

crevnih zaraznih bolesti, ali je dovela i do pojave novih hemijskih jedinjenja (nusprodukata) koja mogu imati štetan efekat na zdravlje ljudi.

Nusprodukti nastaju pri reakciji dezinfekcionog sredstva sa organskim materijama u vodi.

Mogu nastati pri dezinfekciji vode sa bilo kojim dezinfekcionim sredstvom.

Svetska zdravstvena organizacija (SZO): “Tamo gde uslovi zahtevaju da se napravi izbor između ispunjavanja mikrobioloških normi ili postizanja niskih vrednosti za nusprodukte dezinfekcije, mikrobiološka ispravnost uvek mora imati prednost, a hemijski parametri mogu biti dozvoljeni u većim koncentracijama. Efikasna dezinfekcija ne sme nikada biti kompromitovana."

Nusprodukti dezinfekcije hlorom Najviše proučavani nusprodukti dezinfekcije su

trihalometani (THM).

Nastaju tako što u molekulu metana (CH4) dolazi do zamene vodonikovih atoma jonima halogenih elemenata, najčešće hlora, zatim broma i joda.

U THM spadaju: hloroform, bromoform, dihlor-brom-metan, dibrom-hlor-metan, jodoform.

Nusprodukti dezinfekcije hlorom Na formiranje halogenih nusprodukata utiču:

1. pH vrednost vode (THM nastaju na pH>8)

2. Vreme kontakta vode sa hlorom (duže vreme-više THM)

3. Godišnja doba/temperatura vode (leti su reakcije brže, potreba za hlorom veća, količina THM veća)

4. Vrsta i koncentracija prisutnih organskih materija u vodi su u direktnoj korelaciji sa formiranjem THM

5. Doza hlora i koncentracija rezidualnog hlora su direktno proporcionalne koncentraciji stvorenih THM

6. Koncentracija bromidnog jona – bitna za nastanak hipobromne kiseline i bromovanim THM

Nusprodukti dezinfekcije hlorom Štetni efekti THM na zdravlje ljudi i životinja:

Hloroform i bromdihlormetan – karcinom mokraćne bešike kod eksperimentalnih životinja (potencijalno kancerogeni za ljude)

Visoke koncentracije hloroforma – hepatotoksični efekat na eksperimentalnim životinjama

THM se dovode u vezu sa nepovoljnim ishodima trudnoće (povećana učestalost kongenitalnih anomalija, mrtvorođenost)

Nusprodukti dezinfekcije hlorom THM u vodi:

THM se veoma teško mogu ukloniti iz vode za piće, pa je najvažnije sprečiti njihovu sintezu u vodi, smanjenjem količine hlora i organskih materija u vodi, prethodnim dobrim prečišćavanjem sirove vode.

Naknadno uklanjanje THM može se obaviti adsorpcijom na granulisanom aktivnom uglju, ali je postupak nedovoljno efikasan.

SZO je preporučila sledeće maksimalne koncentracije THM u vodi: 200 μg/L za hloroform, 100 μg/L za bromoform i dibromohlormetan i 60 μg/L za bromdihlormetan.

Ostali nusprodukti dezinfekcije Nusprodukti dezinfekcije hlordioksidom: hloriti i

hlorati mogu izazvati methemoglobinemiju

Nusprodukti dezinfekcije hloraminima: dihloramin i trihloramin daju vodi neprijatan miris i ukus

Nusprodukti dezinfekcije ozonom: najvažnija grupa su bromirani nusprodukti. Bromati nastaju kada se voda bogata organskim materijama ozonira u prisustvu bromidnog jona. Bromat je svrstan u grupu verovatnih kancerogena za ljude (na eksperimentalnim životinjama dovodi do nastanka karcinoma bubrega, štitne žlezde, GITa)

Nusprodukti dezinfekcije UV zracima: OH radikali

Documents

DEZINFEKCIJA VODE I NUSPRODUKTI DEZINFEKCIJE...1. pH vode (što niži to bolja dezinfekcija; na višim pH vrednostima razlaže se hipohloritna kiselina) 2. Temperature vode (što viša