کشتن ، حذف یا غیرفعال کردن میکروارگانیسم های مضر را می توان ضد عفونی نامید. تخریب یا غیرفعال کردن میکروارگانیسم های بیماری زا منجر به متوقف کردن تولید مثل و رشد آنها می شود. ممکن است افراد با مصرف آب آلوده حاوی میکروارگانیسم های بیماری زا بیمار شوند. ضد عفونی و عقیم سازی فرآیندهای مرتبط با هم هستند اما عقیم سازی همه میکروارگانیسم های مضر و بی ضرر را از بین می برد. از این رو ضد عفونی کردن فرایندی مناسب تر است.
کلریناتور مایع (هیپوکلریت سدیم)
هیپوکلریت سدیم به عنوان ماده سفید کننده، بیشتر برای سفید کردن کاغذ یا منسوجات و به عنوان محلول ضد عفونی کننده مورد استفاده قرار می گیرد. محلول به طور کلی حاوی ۱۰ تا ۱۵٪ کلر موجود است، اما به سرعت قدرت خود را در فرآیند ذخیره سازی از دست می دهد. کنترل منظم محلول مورد نیاز است زیرا محلول تحت تأثیر pH ، نور ، گرما و فلزات سنگین تأثیر زیادی می گذارد.
فرآیند ضدعفونی آب هیپوکلریت سدیم
پکیج های دوزینگ اکثرا ساده هستند، اما ممکن است مسائلی در مورد طراحی وجود داشته باشد. طراحی ممکن است در کنترل انتشار گاز از هیپوکلریت فله در دوز پمپ ها و لوله کشی و تشکیل مقیاس تأثیر بگذارد. گاز زدایی (بیشتر اکسیژن تولید می کند) می تواند منجر به تشکیل بخار یا حباب های گازی شود، بخصوص اگر هیپوکلریت سدیم زیر فشار اتمسفر باشد، که منجر به قفل شدن گاز خط مکش در دیافراگم می شود. بنابراین پمپ ها باید از مکش آب گرفتگی محافظت شوند. مخازن باید به درستی از تمام ساختارها به جو خارج شوند.
اغلب پکیج های دوزینگ در دسترس از پمپ های دیافراگمی استفاده می کنند. عملکرد پمپ می تواند منجر به ایجاد خلاء شود. خلاء باعث تبخیر گازهای حل شده در هیپوکلریت سدیم می شود و در نتیجه پمپ از بین رفته و دوزینگ کلر اعمال شده کمتر می شود.
در نتیجه، برای کمک به جلوگیری از گاززدایی، تنظیمات دوزینگ باید دارای سر مثبت روی مکش پمپ باشد (با ورودی پمپ همیشه زیر حداقل سطح مایع مخزن). علاوه بر این، باید از تنظیمات سیستم لوله کشی که سدیم NaOCl را بین دو دریچه جداسازی بسته یا شیرهای چک به دام می اندازد، خودداری شود.
یک سیلندر کالیبراسیون، یک میراگر پالس، دریچه تسکین فشار و یک دریچه بارگیری اجزای اصلی یک پکیج دوزینگ کلر هستند. سیستم های سوپاپ اتوماتیک شیرهای اتوماتیک نیز توسط برخی از تأمین کنندگان پمپ دوزینگ ارائه می شوند NaOCl یا از طریق یک نوار پخش کننده که درون یک کانال باز فرو رفته یا از طریق اتصالات تزریق (لوله های تحت فشار)، تزریق می شود. دمپر نبض و پمپ دوزینگ باید نزدیک یکدیگر قرار بگیرند. میرایی پالس همچنین به بهبود پراکندگی کمک می کند. توصیه می گردد سوپاپ بارگذاری نیز در سیستم هایی که فشار پشت در خط رانش پمپ کافی نیست <0.7-1.0) بار) فراهم گردد، تا اینکه یک شیر کنترل مکش در طرف مکش نصب شود.
برای محافظت از دیافراگم در برابر پارگی، یک PRV (شیر فشار) نیز باید در قسمت تزریق پمپ قرار گیرد. عملکرد PRV باید ردیابی و هشدار داده شود: به عنوان مثال، دریچه خروجی می تواند به یک “دیگ گیر” کوچک ، مجهز به سوئیچ شناور هدایت شود. تمام سیستم ها یا پمپ هایی که خاموش هستند باید حاوی روش هایی برای رفع فشار احتمالی باشند.
از آنجا که هیدروکسید سدیم (NaOH) در ساخت محلول مورد استفاده قرار می گیرد، pH محلول NaOCl زیاد است. در استفاده از آبهای سخت (یا آبهایی که CO2 موجود دارند) احتیاط بسیار لازم است، زیرا محصول بسیار قلیایی می تواند منجر به کاهش سرعت جریان، کاهش قطر لوله ، کاهش ظرفیت پمپ و تشکیل کاویتاسیون در نقاط دوزینگ شود.
مزایا:
- می توان از هیپوکلریت سدیم نیز به عنوان ضد عفونی کننده استفاده کرد.
- هر دو هیپوکلریت سدیم و گاز کلر اثر ضد عفونی مشابه دارند.
- در مقایسه با گاز کلر ، ضد عفونی کننده هیپوکلریت سدیم خطرات موجود در نگهداری و انتقال آنها را کاهش می دهد.
- از مواد شیمیایی خطرناک در تولید سایت استفاده نمی شود.فقط از آب نرم شده و نمک درجه بالا (NaCl) استفاده می شود.
- در مقایسه با محلول تهیه شده استاندارد (غلظت ۱۴٪) ، محلولهای هیپوکلرید سدیم (NaOCl) کم خطرتر (غلظت ۱٪) و در هنگام تولید محل تولید کمتر متمرکز هستند.
محدودیت ها:
NaOCl می تواند به صورت تجاری در محل تأمین یا تولید شود، این روش، ایمن ترین روش موجود است. در تولید در محل، نمک با آب نرم شده حل می شود تا یک محلول آب نمک غلیظ تشکیل شود که متعاقباً رقیق شده و از مسیر یک سلول الکترولیتی عبور می کند تا هیپوکلریت سدیم تشکیل شود. هیدروژن نیز در حین الکترولیز تولید می شود و به دلیل خاصیت انفجاری آن باید از محلول تخلیه شود.
تجهیزات:
محلول NaOCl یک مایع خورنده با pH بالا است، یعنی ۱۲. بنابراین باید از اقدامات احتیاطی کلی در برخورد با مواد خورنده مانند جلوگیری از تماس فلز از جمله فولاد ضدزنگ استفاده شود. این محلولها ممکن است حاوی کلرات باشد. با توجه به خورندگی محصول، کلرات را می توان در فرآیندهای تولید و ذخیره هیپوکلریت سدیم تشکیل داد.
تشکیل کلرات و خورندگی NaOCl به طور مستقیم با یکدیگر در ارتباط هستند. با کاهش خورندگی NaOCl می توان با جلوگیری از دمای زیاد ، کاهش قرار گرفتن در معرض نور و از طریق محدود کردن زمان ذخیره سازی، تشکیل کلر را به حداقل رساند. مهار نشت برای مخازن ذخیره سازی NaOCl باید فراهم شود. ساختارهای مهار نشت معمولی شامل زهکشی کف، مهار کامل بزرگترین مخزن (همراه با تخته سنگ برای پاشش باران / آتش سوزی) و همچنین مهار جداگانه برای هر ماده شیمیایی ناسازگار است.
شیمی:
محلول NaOCl (یا سفید کننده مایع) یک محلول با غلظت ۵ تا ۱۵٪ کلر است. به عنوان ماده سفید کننده و تمیز کننده استفاده می شود. همچنین به عنوان ضد عفونی کننده آب بسیار مورد استفاده قرار می گیرد ، اما ممکن است مقرون به صرفه ترین راه حل نباشد زیرا گرانتر از گاز است. به جهت مایع بودن، به راحتی در مقایسه با کلر گازی،کلسیم هیپوکلریت قابل کنترل است، اما به دلیل عدم ثبات و طبیعت خورنده باید نکات ایمنی هنگام استفاده رعایت گردد. به راحتی تولید می شود. تأمین مداوم نمک و برق برای تولید سفیدکننده مایع مورد نیاز است. به دلیل در دسترس بودن و قابلیت کنترل نسبی، سفید کننده مایع کاربرد POU بهتری دارد.
کلروآمین
کلرامین ها با واکنش آمونیاک با کلر آزاد تشکیل می شوند، آنها نقش مهمی در تأمین کلر باقی مانده در سیستم توزیع دارند. این ماده شیمیایی بسیار پایدار است. در مقایسه با کلر ، کمتر فرآورده های فرعی هالوژنه تشکیل می دهد.
مزایا فرآیند ضدعفونی آب با کلرآمین:
- کلرامین پایدارتر است اما به عنوان کلر ضدعفونی کننده قوی نیست و ضد عفونی کننده باقیمانده با ماندگاری بالا را فراهم می کند.
- هیچ محصول جانبی در کلروآمیناسیون تشکیل نمی شود.
- با این حال، آژانس حفاظت از محیط زیست (EPA) مشتاق است از نوع و مقدار مواد جانبی ضد عفونی شده ناشی از برهم کنش کلرامین ها، برمیدها، ارگانیک های برمیده شده و همچنین با کلرینه کردن آب های ازن بررسی داشته باشد. یافته های EPA ممکن است بر استفاده بعدی کلرامین تأثیر بگذارد.
تجهیزات کلروآمیناسیون:
تجهیزات تولید کلرامین و پکیج های تزریق کلر یکسان هستند. کلر و آمونیاک ممکن است به عنوان یک مایع یا گاز تزریق شوند. علاوه بر این ، هر دو کلر و آمونیاک به صورت مایع یا گرانول در دسترس هستند. باید دقت زیادی کرد که کلر و آمونیاک غلیظ هرگز مخلوط نشوند زیرا آنها تری کلرید نیتروژن ، یک ترکیب بالقوه انفجاری را تشکیل می دهند.
نور ماورا بنفش (UV)
از تصفیه اشعه ماوراء بنفش می توان برای تصفیه فاضلاب، آب آشامیدنی و آبزی پروری استفاده کرد. نور UV با تغییر مؤلفه های بیولوژیکی میکروارگانیسم ها به طور خاص باعث شکستن پیوندهای شیمیایی در DNA ، RNA و پروتئین ها می شود.
فرآیند ضدعفونی آب با نورماورابنفش:
امروزه از واحدهای ضد عفونی اشعه ماوراء بنفش به عنوان روش ضدعفونی آب استفاده می شود. طراحی بسیار ساده است که از یک منبع نور UV تشکیل شده است که در یک محفظه شفاف محصور شده است. منبع نور به گونه ای نصب شده است که آب بتواند از درون محفظه ای عبور کند تا پرتوهای UV بتواند هم از آن عبور کرده و هم در جریان جذب شود. هیچ تغییری در طعم و رنگ ایجاد نمی شود و این مزیت این روش است. زمان تماس بسیار کوتاه است زیرا این پرتوهای باکتری های بیماری زا را به سرعت از بین می برند.
مزایا:
- اشعه ماورا بنفش پتانسیل رشد مجدد را در سیستم توزیع محدود می کند، بنابراین هیچ افزایش در غلظت کربن آلی زیست تخریب پذیر یا قابل جذب (AOC) رخ نمی دهد.
- با توجه به تعامل با مواد لوله، هیچ گونه نگرانی وجود ندارد.
- هیچ محصول جانبی ایجاد نمی شود (به عنوان مثال، استالدهیدهای مرتبط با هموگلوبین (HAA)، تری هالومتان ها (THM)، آلدهیدها، کتواسیدوز و برمات).
- با استفاده از نور اشعه ماوراء بنفش می توانیم به غیر فعال سازی مشابه Giardia و Cryptosporidium، در هزینه کمتری نسبت به دی اکسید کلر و تکنیک های ازن دست پیدا کنیم.
- هنگامی که در رابطه با کلرامین ها استفاده می شود، هیچ گونه تشکیل محصول ضد عفونی کننده کلر (DBP) مشاهده نمی شود.
محدودیت ها:
در کشورهای توسعه نیافته، محدودیت های بسیاری برای ضد عفونی UV وجود دارد. محدودیت عمده نیاز انرژی است. در بسیاری از سیستم ها، منبع تغذیه برق تضمین نمی شود.
یک محدودیت ممکن است وجود داشته باشد که حتی یک آزمایشگاه علمی نیز برای بررسی ضد عفونی مناسب پرتوهای موجود نیست. این ماده فقط به عنوان یک ضد عفونی کننده اولیه موثر است زیرا هیچگونه باقیمانده ای باقی نمی گذارد. این ماده به عنوان ضد عفونی کننده ثانویه عمل نمی کند زیرا در برابر ضد عفونی مجدد آب کار نمی کند.
عمدتا چالش ها در مورد تأثیرگذاری ترکیب شیمیایی ضد عفونی اشعه ماوراء بنفش در مقابل کیفیت میکروارگانیسم های موجود در آب است. کدورت، ابری یا آب حاوی تعداد زیادی باکتری می تواند از باکتری ها در برابر اشعه ماورابنفش محافظت کند. ترکیب شیمیایی یک مشکل اساسی است زیرا آب حاوی مقادیر زیادی مواد معدنی ممکن است باعث شود پوشش روی آستین لامپ ایجاد شود ، بنابراین اثر تصفیه را کاهش می دهد. برای جلوگیری از روکش لامپ می توان از انژکتورهای فسفات یا نرم کننده های آب استفاده کرد. تصفیه اشعه ماوراء بنفش روی آب با دبی کم یا آب جزئی تصفیه شده موثرتر است.
تجهیزات:
در صورت عدم نیاز به تصفیه برای چند روز، سیستم های ضد عفونی اشعه ماوراء بنفش باید به درستی خاموش شوند. قبل از روشن شدن لامپ باید چند دقیقه گرم شود. علاوه بر این، سیستم لوله کشی هنگام استفاده، باید به درستی شسته شود. کل سیستم لوله کشی باید قبل از اتکا به فرآیند توسط یک ماده شیمیایی (ترجیحاً کلر) ضد عفونی شود.
لامپ های ماوراء بنفش حین استفاده از بین می رود، بنابراین لامپ باید به طور مرتب تمیز شود و یک بار در سال تعویض شود. لازم به ذکر است که ممکن است یک لامپ جدید در ۱۰۰ ساعت اول کار ، ۲۰٪ قدرت خود را از دست بدهد. آشکارسازهای UV مناسب کالیبره شده در هنگام هشدار شدت نور در زیر سطح مشخص ، به ما در اعلان هشدار کمک می کنند.
آب تصفیه شده با اشعه ماوراء بنفش ازنظر حضور باکتریهای هتروتروفیک و باکتریهای کولیفرم ماهانه (۶ ماه اول استفاده از دستگاه) باید بطور منظم کنترل شود. در صورت مشاهده چنین ارگانیسم ها، قدرت لامپ باید بررسی شود.
شیمی:
نور ماوراء بنفش می تواند بدون ایجاد تغییرات شیمیایی یا فیزیکی عمده در آب، آب را تصفیه کند. هیچ تأثیر منفی در استفاده از آب تصفیه شده با اشعه ماوراء بنفش مشاهده نشده است. ریسک کمتری در تشکیل DBP وجود دارد زیرا هیچ ماده جدیدی در این فرآیند اضافه نمی شود. هیچ تغییری در طعم و رنگ ایجاد نمی شود. دوز و فرکانس مورد استفاده برای ضد عفونی هیچ ماده مضر تولید نمی کند. حتی مصرف بیش از حد نور UV منجر به شکل گیری محصولات مضر نمی شود. برای جلوگیری از قرار گرفتن در معرض، لباس محافظ باید توسط اپراتور استفاده شود.
نتیجه:
آب می تواند تحت تأثیر عوامل محیطی باشد. خطرات انسانی و محیطی هم حائز اهمیت است که ممکن است ملموس و یا نامشهود باشند. کلر زدایی می تواند منجر به تشکیل فرآورده های جانبی یا مواد شیمیایی سمی شود که برای آبزیان خطرناک هستند. باقیمانده کلر بالا ممکن است باعث مرگ موجودات آبزی شود. حد تحمل آستانه برخی از گونه های آبزی نسبت به کلر در آب شیرین ۰.۰۰۲ میلی گرم در لیتر و ۰.۰۱ میلی گرم در لیتر در آب شور است. محصولات جانبی نیز می توانند در محیط آبزی جمع شوند. سمیت باقیمانده های کلر را می توان با کلر زدایی از بین برد.
نور ماورا بنفش (UV)
به طور خلاصه ، استفاده مفیدی از حفاظت از اکوسیستم آبزی ممکن است به خطر بیفتد که فاضلاب کلر شده برای دریافت آبهای سطحی تخلیه شود.
در استفاده مجدد از فاضلاب تصفیه شده به جای تخلیه در منابع آبهای سطحی، کلر زنی خطری برای محیط زیست نخواهد داشت. روش قابل قبول برای ضد عفونی جهت استفاده مجدد از فاضلاب ، کلرزنی است. کلریناسیون بهترین روش برای استفاده مجدد در زمانی است که یک باقیمانده برای جلوگیری از رشد مجدد میکروبی مورد نیاز باشد. با این وجود محدودیت ۱ میلی گرم در لیتر کلر در محل استفاده از آب وجود دارد. این محدودیت ها جهت جلوگیری از آسیب به گیاهان نیز می باشد. با این حال، برخی از محصولات حساس ممکن است در سطح کلر کمتر از ۱ میلی گرم در لیتر آسیب ببینند و کاربران باید حساسیت هر محصول را که ممکن است با آبی که با کلر ضد عفونی شده آبیاری شود، در نظر بگیرند. با این حال، خطرات زیست محیطی کمی هنگام استفاده مستقیم از کلر همراه است. با این حال ، تولید، ذخیره سازی و حمل و نقل محصولات کلر هنوز هم برای محیط زیست ایجاد خطر می کند.
محصولات فرعی سمی با اکسیداسیون ازن تشکیل می شوند. گاز ازن به دلیل خاصیت فسادپذیری ممکن است به محیط زیست آسیب برساند.
نور UV در مقایسه با سایر روشهای ضد عفونی خطر کمتری را به همراه دارد، اما ممکن است خطر فعال شدن مجدد عکس و جهش جمعیت میکروبی موجود در پساب را ایجاد کند. هیچ راه حل استفاده مجدد برای لامپهای UV در دسترس نیست (باید تعویض گردند). تصفیه سیستم های طبیعی مانند تالاب های با این فرآیند به تنهایی دشوار است.
یک خطر عمده زیست محیطی مرتبط با ضد عفونی کننده مبتنی بر تالاب، رشد بیش از حد ارگانیسم های نامطلوب مانند جلبک های آبی-سبز است. انسان در معرض خطر زیادی است زیرا محتویات جلبک سبز باعث ایجاد سموم می شوند. با افزایش سطح SS و BOD ، محیط زیست نیز در معرض خطر است. از نظر مسائل زیست محیطی ، به نظر می رسد که اشعه ماوراء بنفش و میکروفیلتراسیون پتانسیل نسبی تصفیه را دارا می باشند و به دنبال آن اوزوناسیون و سپس کلرزنی جهت تصفیه تکمیلی جهت ضدعفونی کردن انجام شود. این رتبه بندی بر اساس شکل گیری فرآورده های فرعی و میزان سمیت تخلیه به محیط دریافت کننده است.
