Vandbehandling (eller vandbehandling ) er processen med at fjerne uønskede kemikalier, biologiske forurenende stoffer, suspenderede faste stoffer og gasser , der forurener ferskvand . Slutresultatet af rensningsprocessen er drikkevand, der er egnet til brug til et bestemt formål. Afhængig af formålet med vandbehandlingen bruges andre begreber: vandbehandling og spildevandsbehandling . Vand renses og desinficeres mest grundigt som forberedelse til menneskelig brug til husholdningsbehov ( drikkevand ). Derudover kan vandbehandling udføres til andre formål, der opfylder andre krav, for eksempel til medicinske formål eller til brug i farmaceutiske , kemiske eller andre industrier . Generelt omfatter den teknologiske proces, der bruges til at rense vand, fysiske metoder ( filtrering , sedimentering , omvendt osmose , destillation ), biologiske metoder (affaldsædende organismer), kemiske metoder ( flokkulering , ionbytning , klorering og brug af elektromagnetisk stråling , såsom ultraviolet stråling ).
Ifølge en rapport fra Verdenssundhedsorganisationen , i 2007, havde 1,1 milliarder mennesker ikke adgang til forbedrede vandkilder , og ud af 4 milliarder tilfælde af diarré var 88% forårsaget af usikkert vand og utilstrækkelig sanitet og hygiejne . Derudover dør der ifølge WHO- eksperter årligt 1,8 millioner mennesker af diarrésygdomme, hvoraf udviklingen af diarré i 94 % af tilfældene kan forebygges ved at ændre miljøforhold, herunder adgang til sikkert (renset og forberedt) vand [1] .
Brugen af relativt simple metoder til rensning og klargøring af drikkevand til husholdningsbrug, såsom klorering , brug af vandfiltre, desinfektion med sollys ( UVR ), samt opbevaring af drikkevandsforsyninger i sikre beholdere, kunne spare en et stort antal menneskeliv hvert år [2] . Hovedmålet for sundhedsorganisationer i udviklingslandene er således at reducere antallet af dødsfald som følge af sygdomme forårsaget af brug af drikkevand af dårlig kvalitet.
De første forsøg med vandfiltrering blev lavet i det 17. århundrede. Sir Francis Bacon forsøgte at afsalte havvand ved at føre det gennem et sandfilter. Selvom hans eksperiment ikke var vellykket, startede han en ny interesse for dette område. Mikroskopiens fædre , Anthony van Leeuwenhoek og Robert Hooke , brugte det nyopfundne mikroskop til for første gang at observere små materialepartikler, der lå suspenderet i vand, hvilket lagde grundlaget for fremtidig forståelse af vandbårne patogener [3] .
Den første dokumenterede brug af sandfiltre til vandrensning går tilbage til 1804, hvor ejeren af en bleger i Paisley , Skotland , John Gibb, installerede et eksperimentelt filter og solgte sit uønskede overskud til offentligheden [4] . Denne metode blev perfektioneret i løbet af de næste to årtier af ingeniører, der arbejdede for private vandselskaber og kulminerede i verdens første rensede offentlige vandforsyning, installeret af ingeniør James Simpson for Chelsea Waterworks Company i London i 1829, og designet af netværket var bredt. kopieret i hele Storbritannien i de følgende årtier [5] .
Praksis med vandbehandling blev hurtigt accepteret og udbredt, og fordelene ved systemet blev gjort helt klart af lægen John Snows forskning under Broad Street-koleraudbruddet i 1854 . Snow var skeptisk over for den dengang dominerende miasma -teori , som mente, at sygdomme var forårsaget af giftig "dårlig luft". Selvom kimteorien om sygdom endnu ikke var blevet udviklet, fik Snows observationer ham til at afvise den fremherskende teori. Hans essay fra 1855 "On the Mode of Transmission of Cholera" demonstrerede overbevisende vandforsyningens rolle i spredningen af koleraepidemien i Soho [6] [7] ved hjælp af et stiplet distributionskort og statistisk bevis for at illustrere sammenhængen mellem vandkildekvalitet og forekomst af kolera. Hans resultater overbeviste lokalrådet om at slukke for vandpumpen, hvilket hurtigt afsluttede udbruddet.
Metropolitan Water Act indførte først regulering af vandselskaber i London , herunder minimumsstandarder for vandkvalitet. Loven "leverede en forsyning af rent og sundt vand til Metropolis" og krævede, at alt vand blev "effektivt filtreret" fra den 31. december 1855. [8] Dette blev efterfulgt af lovgivning om obligatorisk test af vandkvaliteten , herunder omfattende kemiske analyser, i 1858. Denne lov satte en verdensomspændende præcedens for lignende folkesundhedsinterventioner i hele Europa. Metropolitan Sewers Commission blev også dannet på samme tid, vandfiltrering blev vedtaget i hele landet, og nye vandindtag på Themsen blev installeret over Teddington Lock . Automatiske trykfiltre, hvori vand tilføres under tryk gennem et filtreringssystem, blev opfundet i 1899 i England.
John Snow var den første, der med succes brugte klor til at desinficere vandforsyninger i Soho, hvilket hjalp med at sprede koleraudbruddet. William Soper brugte også klorkalk til at behandle spildevand produceret af tyfuspatienter i 1879.
I en artikel offentliggjort i 1894 foreslog Moritz Traube officielt at tilsætte kalkchlorid ( calciumhypochlorit ) til vand for at gøre det "kimfrit". To andre forskere bekræftede Traubes konklusioner og offentliggjorde deres arbejde i 1895 [9] . De første forsøg på at indføre vandklorering i spildevandsbehandlingsanlæg blev gjort i 1893 i Hamborg , Tyskland , og i 1897 var byen Maidstone , England , den første til at behandle hele sin vandforsyning med klor [10] .
Den konstante klorering af vand begyndte i 1905, da et defekt, langsomt sandfilter og forurenet VVS førte til en alvorlig tyfusepidemi i Lincoln, England [11] . Dr. Alexander Cruikshank Houston brugte vandklorering for at stoppe epidemien. Hans installation leverede en koncentreret opløsning af kalkchlorid til det behandlede vand. Vandklorering var med til at stoppe epidemien, og for en sikkerheds skyld fortsatte kloreringen indtil 1911, hvor en ny vandforsyning blev indført [12] .
Den første kontinuerlige brug af klor i USA til desinfektion fandt sted i 1908 ved Boonton Reservoir (ved Rockaway River), som fungerede som forsyningskilden til Jersey City , New Jersey [13] . Klorering blev opnået ved kontrolleret tilsætning af fortyndede opløsninger af kalkchlorid (calciumhypochlorit) i doser i området fra 0,2 til 0,35 ppm. Behandlingsprocessen blev udtænkt af Dr. John L. Leal og kloranlægget blev designet af George Warren Fuller [14] . I løbet af de næste par år blev klordesinfektion ved hjælp af chlorid af kalk hurtigt introduceret i drikkevandssystemer rundt om i verden [15] .
Metoden til at rense drikkevand ved hjælp af komprimeret flydende klorgas blev udviklet af den britiske indiske læge Vincent B. Nesfield i 1903. Hans konto sagde:
Det gik op for mig, at klorgas kunne betragtes som tilfredsstillende... hvis man kunne finde passende midler til dens anvendelse... Det næste vigtige spørgsmål var, hvordan man gør gassen bærbar. Dette kunne gøres på to måder: Ved at gøre det flydende og opbevare det i jernbeholdere foret med bly, have en stråle med en meget tynd kapillarkanal og udstyret med en hane eller skruelåg. Der åbnes for hanen, og den nødvendige mængde vand placeres i cylinderen. Klor bobler, og efter ti til femten minutter er vandet helt sikkert. Denne metode ville være nyttig i stor skala såvel som til servicevandsvogne [16] .
US Army Major Carl Rogers Darnall, professor i kemi ved Military Medical School, demonstrerede dette første gang i praksis i 1910. Kort efter brugte major William L. Leister fra hærens medicinske afdeling en calciumhypochloritopløsning i en linnedpose til at behandle vandet. I mange årtier forblev Lister-metoden standarden for den amerikanske hær i felten og i lejre, implementeret i form af den velkendte Lister-taske (også stavet Lister-taske). Dette arbejde dannede grundlaget for moderne byvandsbehandlingssystemer.
Rent vand har en pH tæt på 7 (hverken basisk eller sur ). Havvand kan have pH-værdier fra 7,5 til 8,4 (moderat basisk). Ferskvand kan have en bred vifte af pH-værdier afhængigt af oplandets eller grundvandsmagasinets geologi og indflydelsen af forurenende tilførsler ( syreregn ). Hvis vandet er surt (under 7), kan kalk , soda eller natriumhydroxid tilsættes for at hæve pH i vandrensningsprocessen . Tilsætning af kalk øger koncentrationen af calciumioner og øger derved vandets hårdhed. For meget surt vand kan tvungen trækafgassere være en effektiv måde at hæve pH ved at fjerne opløst kuldioxid fra vandet [18] . Fremstilling af alkalisk vand hjælper koagulations- og flokkuleringsprocesserne til at fungere effektivt og hjælper med at minimere risikoen for opløsning af bly fra blyrør og blylodde i rørfittings. Tilstrækkelig alkalinitet reducerer også korrosionsbestandigheden af vand til jernrør. Syre ( kulsyre , saltsyre eller svovlsyre ) kan i nogle tilfælde tilsættes til basisk vand for at sænke pH. Alkalisk vand (over pH 7,0) betyder ikke nødvendigvis, at bly eller kobber fra VVS-systemet ikke bliver opløst i vandet. Vands evne til at udfælde calciumcarbonat for at beskytte metaloverflader og reducere chancen for at opløse giftige metaller i vand afhænger af pH, mineralindhold, temperatur, alkalinitet og calciumkoncentration [19] .
Et af de første trin i de fleste traditionelle vandbehandlingsprocesser er tilsætning af kemikalier for at hjælpe med at fjerne partikler suspenderet i vandet. Partiklerne kan være uorganiske såsom ler og silt eller organiske såsom alger , bakterier , vira , protozoer og naturligt organisk materiale . Uorganiske og organiske partikler bidrager til vandets turbiditet og farve.
Tilsætning af uorganiske koaguleringsmidler såsom aluminiumsulfat (eller alun ) eller jern(III)salte såsom jern(III)chlorid forårsager flere samtidige kemiske og fysiske interaktioner på og mellem partikler. I løbet af få sekunder neutraliseres de negative ladninger på partiklerne af uorganiske koagulanter. Også inden for få sekunder begynder udfældning af metalhydroxid fra jern- og aluminiumioner at dannes. Disse præcipitater smelter sammen til større partikler gennem naturlige processer såsom Brownsk bevægelse og induceret blanding, nogle gange omtalt som flokkulering. Amorfe metalhydroxider er kendt som "flok". Grove amorfe aluminium- og jern(III)hydroxider adsorberer og sammenfiltrer partikler i suspension og letter fjernelse af partikler ved efterfølgende udfældnings- og filtreringsprocesser [20] .
Aluminiumhydroxider dannes i et ret snævert pH-område, typisk fra 5,5 til 7,7. Jern(III)hydroxider kan dannes over et bredere pH-område, herunder pH-niveauer lavere end dem, der er effektive for alun, typisk 5,0 til 8,5.
Der er megen debat og forvirring i litteraturen om brugen af begreberne koagulation og flokkulering: hvor slutter koagulation og begynder flokkulering? Vandbehandlingsanlæg bruger typisk en højenergi, hurtig blandingsproces (holdetid i sekunder), hvor koagulerende kemikalier tilsættes, efterfulgt af flokkuleringstanke (holdetider varierer fra 15 til 45 minutter), hvor lavt energitilførsel gør store skovle eller andre bløde blandeanordninger for at øge dannelsen af flager. Faktisk fortsætter processerne med koagulering og flokkulering efter tilsætning af koaguleringsmidler af metalsalte [21] .
Organiske polymerer blev udviklet i 1960'erne som koaguleringshjælpemidler og i nogle tilfælde som erstatning for uorganiske metalsaltkoagulanter. Syntetiske organiske polymerer er forbindelser med høj molekylvægt, der bærer negative, positive eller neutrale ladninger. Når organiske polymerer tilsættes til vand med partikler, adsorberes forbindelser med høj molekylvægt på overfladen af partikler og smelter sammen med andre partikler gennem interpartikelbroer og danner flokke. PolyDADMAC er en populær kationisk (positivt ladet) organisk polymer, der anvendes i vandbehandlingsanlæg [22] .
Vand, der forlader flokkuleringsbassinet, kan trænge ind i et sedimentationsbassin, også kaldet et klaringsbassin. Dette er en stor tank med lave vandhastigheder, som gør det muligt for flagerne at sætte sig til bunds. Sedimentationsbassinet er bedst placeret tæt på flokkuleringsbassinet, så transitten mellem de to processer tillader ikke bundfældning eller opbrydning af flokke. Sedimentære bassiner kan være rektangulære, hvor vandet løber fra ende til anden, eller cirkulære, hvor strømmen er fra midten og ud. Udløbet af sedimentbassinet går normalt gennem dæmningen, så der kommer kun et tyndt toplag af vand ud - længst væk fra silt.
I 1904 viste Allen Hazen, at effektiviteten af bundfældningsprocessen afhænger af bundfældningshastigheden af partiklerne, strømmen gennem tanken og tankens overfladeareal. Sump er typisk designet til overløbshastigheder på 0,5 til 1,0 gallons pr. minut pr. kvadratfod (eller 1,25 til 2,5 liter pr. kvadratmeter pr. time). Som hovedregel er effektiviteten af en sedimentationspulje uafhængig af retentionstid eller dybde af bassinet. Selvom bassinets dybde bør være tilstrækkelig, så vandstrømme ikke forstyrrer silt og ikke bidrager til samspillet mellem bundfældede partikler. Da koncentrationen af partikler i det bundfældede vand stiger nær overfladen af sedimentet i bunden af tanken, kan sedimentationshastigheden stige på grund af partikelkollisioner og agglomeration. Typisk forsinkelsestid for sedimentation varierer fra 1,5 til 4 timer, og bassinets dybde er fra 10 til 15 fod (3 til 4,5 meter) [20] [21] [22] .
Skrå flade plader eller rør kan tilføjes til traditionelle klaringsmidler for at forbedre partikelfjernelsesevnen. De skrå plader og rør øger dramatisk det tilgængelige overfladeareal til partikelfjernelse i overensstemmelse med Hazens originale teori. Landets overfladeareal optaget af et sedimentært bassin med skrå plader eller rør kan være meget mindre end i et konventionelt sedimentært bassin.
Opbevaring og bortskaffelse af slamEfterhånden som partikler bundfælder sig i bunden af sumpen, dannes et lag af slam i bunden af tanken , som skal fjernes og behandles. Mængden af dannet slam er betydelig, ofte 3 til 5 procent af den samlede mængde vand, der skal behandles. Omkostninger til behandling og bortskaffelse af slam kan påvirke driftsomkostningerne for et vandbehandlingsanlæg. Sumpen kan udstyres med mekaniske rengøringsanordninger, der løbende renser bunden af sumpen, eller poolen kan tages ud af drift med jævne mellemrum og rengøres manuelt.
Flokkulerende klaringsmidlerEn underkategori af sedimentation er fjernelse af faste stoffer ved at fange suspenderede flokke i bedet, når vandet skubbes opad. Den største fordel ved flokkulerende klaringsapparater er, at de fylder mindre end konventionelle klaringsapparater. Ulemperne er, at partikelfjernelseseffektiviteten kan variere meget afhængigt af ændringen i kvaliteten af forsyningsvandet og strømningshastigheden af forsyningsvandet.
Når de partikler, der skal fjernes, ikke let bundfælder sig fra opløsningen, anvendes ofte opløst luftflotation (DAF). Efter koagulations- og flokkuleringsprocesserne kommer vandet ind i DAF-tankene, hvor luftdiffusorer i bunden af tanken skaber små bobler, der sætter sig på flagerne og danner en flydende masse af koncentrerede flager. Det flydende flagetæppe fjernes fra overfladen, og det klarede vand drænes fra bunden af DAF-tanken. Vandkilder, der er særligt sårbare over for encellede algeopblomstringer, samt kilder med lav turbiditet og høj farve, bruger ofte DAF.
Efter at have adskilt de fleste af flokkene, filtreres vandet som et sidste trin for at fjerne de resterende suspenderede partikler og ikke-aflejrede flokke.
Hurtige sandfiltreDen mest almindelige type filter er det hurtige sandfilter. Vandet bevæger sig lodret gennem sandet, som ofte har et lag aktivt kul eller antracitkul over sandet. Det øverste lag fjerner organiske forbindelser, der bidrager til smag og lugt. Mellemrummet mellem sandpartikler er større end de mindste suspenderede partikler, så simpel filtrering er ikke nok. De fleste af partiklerne passerer gennem overfladelagene, men fanges i porerummene eller klæber til sandpartiklerne. Effektiv filtrering strækker sig ind i filterets dybde. Denne egenskab ved filteret er nøglen til dets funktion: Hvis det øverste lag af sand skulle blokere alle partikler, ville filteret hurtigt blive tilstoppet [23] .
For at rense filteret tvinges vand hurtigt opad gennem filteret, i den modsatte retning af den normale retning (kaldet backflushing), for at fjerne indlejrede eller uønskede partikler. Før dette trin kan komprimeret luft blæses gennem bunden af filteret for at bryde det pakkede filtermedie op for at hjælpe tilbageskylningsprocessen; dette kaldes luftrensning. Dette forurenede vand kan fjernes sammen med slammet fra sumpen eller genanvendes ved at blande det med råvandet, der kommer ind i anlægget, selvom dette ofte betragtes som dårlig praksis, fordi det genindfører en øget koncentration af bakterier i råvandet.
Nogle rensningsanlæg bruger trykfiltre. De arbejder efter samme princip som hurtige gravitationsfiltre, idet de adskiller sig ved, at filtermediet er indesluttet i en stålbeholder, og vand presses igennem det under tryk.
Fordele:
Langsomme sandfiltre kan bruges, hvor der er jord og plads nok, da vandet løber meget langsomt gennem filtrene. Disse filtre er afhængige af biologiske rensningsprocesser til deres drift frem for fysisk filtrering. De er omhyggeligt bygget med sorterede lag af sand, med det groveste sand sammen med noget grus i bunden og det fineste sand øverst. Afløb ved bunden dræner renset vand til desinfektion. Filtrering afhænger af udviklingen af et tyndt biologisk lag kaldet det zoogleale lag på overfladen af filteret. Et effektivt langsomt sandfilter kan forblive i drift i mange uger eller endda måneder, hvis forbehandlingen er godt designet og producerer vand med meget lave tilgængelige næringsstofniveauer, som fysiske behandlinger sjældent opnår. Meget lave næringsstofniveauer gør det muligt for vand at blive sikkert passeret gennem distributionssystemer med meget lave niveauer af desinfektionsmidler, og derved reducerer forbrugernes irritation med aggressive niveauer af klor og klorbiprodukter. Langsomme sandfiltre skylles ikke tilbage; de opretholdes ved, at det øverste lag sand skrabes af, når strømmen til sidst blokeres af biologisk vækst [24] .
En specifik "storskala" form for langsomt sandfilter er bankfiltreringsprocessen, som bruger naturligt sediment på bredden af en flod til at give den første fase af forurenende filtrering. Selvom det generelt ikke er rent nok til direkte brug som drikkevand, er vand opnået fra passende produktionsbrønde langt mindre problematisk end flodvand taget direkte fra en flod.
MembranfiltreringMembranfiltre er meget brugt til at filtrere både drikkevand og spildevand . Til drikkevand kan membranfiltre fjerne stort set alle partikler større end 0,2 µm, inklusive Giardia og Cryptosporidium . Membranfiltre er en effektiv form for tertiær behandling, når vandet skal genbruges til industrien, til begrænsede husholdningsformål, eller før det udledes i en flod, der bruges af nedstrøms byer. De er meget udbredt i industrien, især til fremstilling af drikkevarer (inklusive flaskevand ). Men ingen mængde filtrering kan fjerne stoffer, der faktisk er opløst i vand, såsom fosfater , nitrater og tungmetalioner .
Ultrafiltreringsmembraner bruger polymere membraner med kemisk dannede mikroskopiske porer, der kan bruges til at filtrere opløste stoffer og samtidig undgå brugen af koagulanter. Typen af membranmedium bestemmer, hvor meget tryk der skal til for at passere vandet, og hvilke størrelser af mikroorganismer der kan filtreres fra.
Ionbytter [25] : Ionbyttersystemer bruger søjler med ionbytterharpiks eller zeolit til at erstatte uønskede ioner. Det mest almindelige tilfælde er blødgøring af vand, som består i at fjerne Ca2+ og Mg2+ ioner og erstatte dem med godartede (sæbeholdige) Na+ eller K+ ioner . Ionbytterharpikser bruges også til at fjerne giftige ioner såsom nitrit , bly , kviksølv , arsen og mange andre.
Blødgøring af nedbør: Hårdt vand (højt indhold af calcium- og magnesiumioner) behandles med kalk ( calciumoxid ) og/eller soda ( natriumcarbonat ) for at udfælde calciumcarbonat ud af opløsningen ved hjælp af den almindelige ioneffekt.
Elektrodeionisering [25] : Vand ledes mellem de positive og negative elektroder . Ionbyttermembraner tillader kun positive ioner at migrere fra renset vand til den negative elektrode og kun negative ioner til den positive elektrode. Deioniseret vand med høj renhed produceres kontinuerligt, svarende til ionbytterbehandling. Fuldstændig fjernelse af ioner fra vand er mulig under de rigtige forhold. Vandet er normalt forbehandlet med et omvendt osmose (RO) anlæg for at fjerne ikke-ioniske organiske forurenende stoffer og gasoverførselsmembraner for at fjerne kuldioxid. Vandgenvinding på 99% er mulig, hvis koncentratstrømmen føres til RO-indløbet.
Desinfektion udføres både ved filtrering af skadelige mikroorganismer og ved tilsætning af desinficerende kemikalier. Vand desinficeres for at dræbe eventuelle patogener , der passerer gennem filtrene, og for at give en resterende dosis desinfektionsmiddel til at dræbe eller inaktivere potentielt skadelige mikroorganismer i opbevarings- og distributionssystemer. Potentielle patogener omfatter vira , bakterier , herunder Salmonella , Kolera , Campylobacter og Shigella , og protozoer , herunder Giardia og andre cryptosporidium . Efter administration af ethvert kemisk desinfektionsmiddel opbevares vand normalt i midlertidig opbevaring - ofte kaldet en kontakttank eller klar brønd - for at lade den desinficerende handling fuldføre.
Klor desinfektionDen mest almindelige desinfektionsmetode involverer en form for klor eller dets forbindelser såsom kloramin eller klordioxid . Klor er et stærkt oxidationsmiddel, der hurtigt dræber mange skadelige mikroorganismer. Fordi klor er en giftig gas, er der risiko for frigivelse forbundet med dets brug. Dette problem kan undgås med natriumhypochlorit , som er en relativt billig løsning, der bruges i husholdningsblegemiddel, der frigiver frit klor, når det opløses i vand. Kloropløsninger kan opnås på stedet ved elektrolyse af almindelige saltopløsninger. Den faste form, calciumhypochlorit , frigiver klor ved kontakt med vand. Imidlertid kræver håndtering af faste stoffer mere konventionel menneskelig kontakt gennem åbning og hældning af pose end brugen af gasflasker eller blegemiddel, som er lettere at automatisere. At producere flydende natriumhypochlorit er billigt og også sikrere end at bruge gas eller fast klor. Klorniveauer op til 4 milligram per liter (4 dele per million) anses for at være sikre i drikkevand [26] .
Alle former for klor er meget udbredt på trods af deres respektive ulemper. En ulempe er, at klor fra enhver kilde vil reagere med naturlige organiske forbindelser i vandet og danne potentielt skadelige kemiske biprodukter. Disse biprodukter, trihalomethaner (THM'er) og halogeneddikesyrer (HAA'er), er kræftfremkaldende i store mængder og er reguleret af US Environmental Protection Agency (EPA) og Drinking Water Inspectorate i Storbritannien. Dannelsen af THM'er og halogeneddikesyrer kan minimeres ved effektivt at fjerne så meget organisk stof som muligt fra vandet før tilsætning af klor. Mens klor er effektivt til at dræbe bakterier, har det begrænset effektivitet mod patogene protozoer, der danner cyster i vandet, såsom giardia og cryptosporidium.
Desinfektion med klordioxidKlordioxid er et hurtigere virkende desinfektionsmiddel end elementært klor . Det bruges relativt sjældent, fordi det i nogle tilfælde kan danne for store mængder chlorit, som er et biprodukt reguleret til lave acceptable niveauer i USA. Klordioxid kan tilføres som en vandig opløsning og tilsættes vand for at undgå gashåndteringsproblemer; ophobninger af klordioxidgas kan spontant detonere.
KloreringBrugen af kloramin bliver mere almindelig som desinfektionsmiddel. Selvom det ikke er så stærkt et oxidationsmiddel, giver chloramin en længere rest end frit klor på grund af dets lavere redoxpotentiale sammenlignet med frit klor. Det danner heller ikke let THM'er eller halogeneddikesyrer (biprodukter fra desinfektion).
Det er muligt at omdanne klor til kloramin ved at tilsætte ammoniak til vand efter tilsætning af klor. Klor og ammoniak reagerer og danner kloramin. Vanddistributionssystemer desinficeret med chloraminer kan undergå nitrifikation , da ammoniak er et næringsstof til bakterievækst, og nitrat dannes som et biprodukt.
Ozon desinfektionOzon er et ustabilt molekyle, der let donerer et iltatom, hvilket giver et kraftigt oxidationsmiddel, der er giftigt for de fleste vandlevende organismer. Det er et meget stærkt bredspektret desinfektionsmiddel, der er meget udbredt i Europa og i flere kommuner i USA og Canada. Ozondesinfektion, eller ozonering, er en effektiv metode til inaktivering af skadelige cystedannende protozoer. Det virker også godt mod næsten alle andre patogener [27] . Ozon dannes, når ilt ledes gennem ultraviolet lys eller en "kold" elektrisk udladning.
For at bruge ozon som desinfektionsmiddel skal det skabes på stedet og tilsættes vand ved kontakt med bobler. Nogle af fordelene ved ozon omfatter produktionen af færre farlige biprodukter og fraværet af smags- og lugtproblemer (sammenlignet med klorering ). Der er ingen resterende ozon tilbage i vandet. Hvis der ikke er rester af desinfektionsmiddel i vandet, kan klor eller kloramin tilsættes i hele distributionssystemet for at fjerne potentielle patogener i distributionsrørene.
Ozon er blevet brugt i drikkevandsanlæg siden 1906, hvor det første kommercielle ozoneringsanlæg blev bygget i Nice , Frankrig . Ozon er blevet erklæret sikkert af US Food and Drug Administration og bruges som et antimikrobielt middel i fødevarehåndtering, opbevaring og forarbejdning. Men mens der produceres færre biprodukter ved ozonering, har ozon vist sig at reagere med bromidioner i vand for at danne koncentrationer af det formodede kræftfremkaldende bromat . Bromid kan findes i ferskvand i tilstrækkelige koncentrationer til at producere (efter ozonering) over 10 dele pr. milliard (ppb) bromat, det maksimale forureningsniveau fastsat af USEPA [28] . Ozondesinfektion er også energikrævende.
UV-desinfektionUltraviolet lys (UV) er meget effektivt til at inaktivere cyster i vand med lav turbiditet. Effektiviteten af dekontaminering med ultraviolet lys falder, efterhånden som turbiditeten øges som følge af absorption , spredning og skygge forårsaget af suspenderede faste stoffer. Den største ulempe ved at bruge UV er, at den, ligesom ozonbehandling, ikke efterlader rester af desinfektionsmiddel i vandet; derfor er det nogle gange nødvendigt at tilføje et resterende desinfektionsmiddel efter den primære desinfektionsproces. Dette gøres ofte ved at tilsætte chloraminer, diskuteret ovenfor som det vigtigste desinfektionsmiddel. Når de anvendes på denne måde, giver chloraminer et effektivt restdesinfektionsmiddel med meget få negative virkninger af klorering.
Mere end 2 millioner mennesker i 28 udviklingslande bruger soldesinfektion til at rense deres drikkevand dagligt [29] .
Ioniserende strålingLigesom UV bruges ioniserende stråling (røntgen, gamma og elektron) til at sterilisere vand.
Bromering og ioderingBrom og jod kan også bruges som desinfektionsmidler. Klor i vand er dog mere end tre gange mere effektivt som et E. coli - desinfektionsmiddel end den tilsvarende koncentration af brom, og mere end seks gange mere effektiv end den tilsvarende koncentration af jod [30] . Jod bruges almindeligvis til bærbar vandrensning, mens brom bruges som desinfektionsmiddel til svømmebassiner.
Bærbare vandrensningsanordninger og metoder er tilgængelige til desinfektion og behandling i nødstilfælde eller fjerntliggende steder. Desinfektion er hovedmålet, fordi æstetiske hensyn som smag, lugt, udseende og spor af kemisk forurening ikke påvirker drikkevandets kortsigtede sikkerhed.
Nedenfor er andre populære vandbehandlingsmetoder, især for lokale private kilder. I nogle lande bruges nogle af disse metoder også til storskala kommunale leverancer. Særligt vigtige er destillation (afsaltning af havvand) og omvendt osmose.
![]() |
| |||
---|---|---|---|---|
|