Jakie metody są używane do oczyszczania wody?
Wymagane są metody określania oczyszczania wody, ponieważ same inspekcje wizualne nie mogą określić, czy woda spełnia normy jakości wody. Kiedy mówimy o metodach oczyszczania wody, ważne jest, aby zrozumieć różnicę między filtrem do wody a oczyszczaczem wody.
Filtr do wody usuwa z wody osady oraz szkodliwe chemikalia i toksyny. Filtry do wody są również używane, aby woda wyglądała, pachniała i smakowała lepiej.
Oczyszczacz wody jest podobny do filtra wody, ponieważ usuwa również zanieczyszczenia, jednak usuwa również 90-95% zanieczyszczeń biologicznych i minerałów z wody. Trzy główne metody oczyszczania wody to odwrócona osmoza (RO), dejonizacja (przy użyciu UV) i destylacja.
Wrzątek
Gotowanie wody to najbezpieczniejszy i najtańszy sposób oczyszczania wody ; gotująca się woda sprawia, że jest ona mikrobiologicznie bezpieczna i bez problemu zrobisz to w swoim domu. Zwiększając temperaturę wody można usunąć bakterie, wirusy i niektóre zanieczyszczenia, ponieważ większość organizmów nie może przetrwać w wodzie o temperaturze powyżej 100°C.
Jednak martwe mikroorganizmy i wiele zanieczyszczeń może nadal osadzać się na dnie wody, dlatego gotowanie nie usunie wszystkich zanieczyszczeń, które dobrze się w niej rozwijają. Aby usunąć wszelkie zanieczyszczenia, wodę należy przecedzić przez sito mikroporowate.
Po zagotowaniu wody należy ją przykryć i przed wypiciem pozostawić do wystygnięcia. Jeśli nie możesz zagotować wody, powinieneś użyć jednej lub więcej metod oczyszczania wody, aby była bezpieczna do picia.
Filtrowanie
Filtracja jest jedną z najbardziej opłacalnych i powszechnie stosowanych metod oczyszczania wody. Filtracja jest również uważana za najlepszą w produkcji zdrowszej, oczyszczonej wody, ponieważ nie wyczerpuje wszystkich minerałów w wodzie. Wykorzystuje procesy chemiczne i fizyczne do usuwania związków, aby woda była bezpieczna do spożycia przez ludzi. Filtrowanie wody jest również proste i szybkie w usuwaniu zarówno dużych, jak i małych niebezpiecznych związków, które mogą agregować w wodzie, co jest znane z powodowania chorób przenoszonych przez wodę.
Elektryczne oczyszczacze z odwróconą osmozą (RO), które zawierają filtry UV (ultrafioletowe) i UF (ultrafiltracyjne), są obecnie najbardziej zaufaną metodą stosowaną w dzisiejszych domach. Istnieje jednak wiele innych sposobów filtrowania wody, które omówimy poniżej.
REKLAMA:
Szybkie filtry piaskowe
Filtry piaskowe Rapid są najczęstszym rodzajem filtra do oczyszczania wody. Woda przepływa przez piasek, który zwykle ma warstwę węgla aktywnego (lub węgla antracytowego) bezpośrednio nad piaskiem. Węgiel odfiltrowuje związki organiczne oraz poprawia smak i zapach wody. Filtry piaskowe Rapid bez dodatkowych filtrów węglowych są nieskuteczne w przypadku smaku i zapachu.
Filtry piaskowe mogą odfiltrować wszelkie zawieszone ciała stałe większe niż rozmiary porów między piaskiem, można je łatwo wyczyścić (za pomocą systemu płukania wstecznego) i użyć ponownie. Ciągłe płukanie wsteczne może jednak zaburzyć równowagę chemiczną wody, dlatego mogą być wymagane dodatkowe zabiegi, co stanowi dodatkowy koszt oczyszczania.
Szybkie filtry piaskowe są powszechnie stosowane w krajach rozwijających się do uzdatniania dużych ilości wody pitnej na dużym obszarze.
Powolne filtry piaskowe
Gdy ziemia i przestrzeń stanowią problem, powolny filtr piaskowy może być użyty do oczyszczania wody pitnej. Różnica między wolnym i szybkim filtrem piaskowym nie polega na szybkości filtracji, ale na procesie oczyszczania. Powolne systemy filtracji piaskowej opierają się na procesach biologicznych, a nie na filtracji fizycznej, jak szybkie filtry piaskowe.
Woda przepływa przez filtr piaskowy bardzo powoli, używając stopniowanych warstw, z najdrobniejszymi warstwami na górze. Ziarna piasku są ostre, dzięki czemu mogą z łatwością łapać brud, gruz i odpady podczas przechodzenia przez warstwy.
Powolnych filtrów piaskowych nie można płukać wstecznie, ale nadal należy je konserwować, zeskrobując górną warstwę piasku z filtra. Zapobiega to wszelkim przeszkodom z biologicznego wzrostu. Są stosunkowo tanie w budowie, ale ich obsługa wymaga wykwalifikowanego pracownika.
Filtracja bankowa
Filtracja bankowa jest prostym i niedrogim naturalnym sposobem filtrowania wody. Systemy studni operacyjnych są wykopywane w piaszczystych osadach w pobliżu zbiorników wodnych, gdzie woda może być naturalnie filtrowana przez glebę/osad i łatwo wydobywana. Podczas gdy filtracja brzegowa nie zawsze jest wystarczająco czysta dla wody pitnej, woda pobrana z naturalnych osadów na brzegach rzek jest znacznie lepsza niż bezpośrednie pobieranie wody z rzek.
Jednak filtracja bankowa jest czasami nadal stosowana jako pierwszy etap filtracji zanieczyszczeń, ale zwykle inne metody, takie jak utlenianie i adsorpcja, będą musiały zostać zastosowane później w celu oczyszczenia go do standardów wody pitnej.
Filtracja membranowa
Filtry membranowe są szeroko stosowane do oczyszczania wody pitnej i ścieków, zapobiegając powstawaniu i rozprzestrzenianiu się bakterii i wirusów. Filtry mogą również usuwać zawieszone ciała stałe i osady i są powszechnie stosowane w aplikacjach ściekowych, ponieważ mogą pracować pod ciśnieniem lub próżnią.
Niestety żadna metoda filtracji nie może usunąć rozpuszczonych właściwości, takich jak fosforany, azotany, jony i metale ciężkie, dlatego należy zastosować inne metody oczyszczania, takie jak destylacja lub dezynfekcja.
Destylacja
Destylacja to proces oczyszczania wody, który wykorzystuje ciepło, zbierając skondensowaną wodę w postaci pary. Proces ten zapewnia, że woda jest wolna od zanieczyszczeń, metali ciężkich i właściwości chorobotwórczych naturalnie występujących w wodzie. Jednak destylacja nie jest tak skuteczna jak filtracja, ponieważ jest procesem bardzo czasochłonnym, wymaga źródła ciepła, jest droga i eliminuje z wody pożyteczne minerały.
Podczas procesu destylacji woda jest podgrzewana do temperatury wrzenia i pozostawiana do odparowania. Odparowana woda jest następnie zbierana do skraplacza w celu schłodzenia. Po ochłodzeniu para zamienia się w ciekłą wodę, bezpieczną do picia.
Ta metoda jest najlepsza dla małych ilości wody, dlatego inne metody oczyszczania są stosowane w komercyjnych i przemysłowych systemach oczyszczania wody.
Dezynfekcja
Dezynfekcja zarówno filtruje szkodliwe mikroorganizmy, jak i wykorzystuje środki dezynfekujące do oczyszczania wody. Woda jest dezynfekowana w celu zabicia wszelkich patogenów (wirusów i bakterii), gdy przechodzi przez filtry. Filtry robią to poprzez dozowanie wody środkiem dezynfekującym, takim jak chlor.
Po dodaniu środka dezynfekującego do wody jest on przechowywany w jednostce magazynowej, takiej jak zbiornik lub przezroczysta studnia, aby umożliwić zakończenie procesu dezynfekcji.
Dezynfekcja chlorem
Chlorowanie to starsza, ale skuteczna technika oczyszczania wody, często stosowana w sytuacjach awaryjnych, gdy inne metody nie są łatwo dostępne. Dodawany jest łagodny wybielacz zawierający ~5% chloru, który utlenia i zabija mikroorganizmy w wodzie.
Tabletki lub płyn chlorowy można łatwo dodać do wody, aby nadawała się do picia, ale tabletki muszą być dodawane do podgrzanej wody, aby mogły się rozpuścić.
Ważne jest również, aby pamiętać, że osoby cierpiące na problemy z tarczycą muszą porozmawiać z lekarzem przed podaniem chloru w wodzie, ponieważ chlor jest związany z niskimi problemami z tarczycą.
Dezynfekcja dwutlenkiem chloru
Czasami stosuje się dwutlenek chloru, który dezynfekuje wodę znacznie szybciej niż chlor. Dwutlenek chloru oczyszcza wodę poprzez utlenianie. Bakterie są usuwane, gdy dwutlenek chloru przenika przez ścianę komórkową, ale eliminacja wirusów jest nieco bardziej skomplikowana. Aby wyeliminować wirusy, dwutlenek chloru musi reagować z peptonem, zapobiegając tworzeniu się białek w wirusach.
Dwutlenek chloru to mała, lotna i silna cząsteczka, którą można znaleźć w roztworach wodnych, aby uniknąć kontaktu z gazem. Ponieważ dwutlenek chloru zawiera dużo chlorynu, jest obecnie rzadko używany ze względu na przepisy w USA.
Dezynfekcja chloraminą
Oczyszczanie wody za pomocą chloraminy staje się coraz bardziej powszechne, ponieważ ma niższy potencjał redoks w porównaniu z chlorem. Jednak chloramina nie jest tak silna jak chlor, a woda dezynfekowana chloraminami może ulec nitryfikacji. Nitryfikacja może wystąpić w wodzie, ponieważ chloraminy zawierają amoniak (i chlor).
Dezynfekcja ozonem
Ozon to niestabilna cząsteczka, która z radością oddaje cząsteczkę tlenu. Ponieważ rozpuszczony tlen jest toksyczny dla większości organizmów wodnych, ozon jest używany do dezynfekcji wody w Europie, Kanadzie i Stanach Zjednoczonych w celu usunięcia patogenów. Stosowanie ozonu jest często preferowane nad chlorem, ponieważ nie zmienia on smaku i zapachu wody pitnej.
Jednak dezynfekcja ozonem jest bardzo energochłonna, bardzo reaktywna i korozyjna. Podczas pracy z ozonem gazy odlotowe muszą zostać zniszczone, aby chronić pracowników przed narażeniem.
Dezynfekcja w ultrafiolecie (UV)
W wodzie o niskiej mętności dezynfekcja UV jest bardzo skuteczna w oczyszczaniu wody, ponieważ skutecznie dezaktywuje bakterie i wirusy. Jednak wraz ze wzrostem zmętnienia wody skuteczność stosowania metod dezynfekcji UV jest zmniejszona ze względu na ilość zawieszonych ciał stałych. Do pomiaru poziomów mętności w próbkach stosuje się czujnik mętności .
Innym problemem związanym z promieniowaniem UV jest to, że usuwa wszystkie pozostałości środków dezynfekujących z wody, dlatego często po procesie dezynfekcji trzeba będzie dodawać do wody pozostałości środków dezynfekujących, takich jak chloraminy. Ta metoda jest stosowana codziennie w krajach rozwijających się do dezynfekcji wody pitnej.
Inne sposoby oczyszczania wody
Ponieważ wiele osób nie ma dostępu do powyższych metod lub wymagane są silniejsze metody, istnieją również mniej powszechne sposoby oczyszczania wody, o których warto wspomnieć. Należą do nich oczyszczanie słoneczne i dodawanie jodu do wody.
Oczyszczanie słoneczne i promieniowanie UV
Oczyszczanie słoneczne może być stosowane jako alternatywa dla metod filtracji/dezynfekcji UV. Wiąże się to z uzdatnianiem zanieczyszczonej wody promieniowaniem UV ze słońca.
Pojemnik lub butelkę napełnia się wodą, wstrząsa w celu pobudzenia cząsteczek tlenu i pozostawia poziomo na słońcu. Ten prosty proces skutecznie zabija wszelkie bakterie i wirusy, które mogą być obecne w wodzie, dzięki czemu jest bezpieczna do picia.
Gdy woda jest wystawiona na promieniowanie UV/promieniowanie, mikroorganizmy nie mogą się dalej rozmnażać, jednak bez filtra RO nie można usunąć zanieczyszczeń ani metali ciężkich.
Dodawanie jodu
Tabletki lub płyny z jodem można łatwo dodać do wody, aby zabić bakterie i wirusy. Ta metoda oczyszczania jest bardzo silna, jednak nadaje wodzie niepożądany smak, a w wysokich stężeniach jod może być śmiertelny dla ludzi.
Dodawanie jodu do oczyszczania wody powinno być stosowane tylko wtedy, gdy nie są dostępne żadne inne metody oczyszczania.
Podsumowując
Ważne jest, aby oczyścić wodę w celu usunięcia zanieczyszczeń oraz poprawy smaku, zapachu i wyglądu wody pitnej. Wodę można oczyszczać za pomocą prostych metod, takich jak wrząca woda, ale szeroko stosowane są również inne metody, takie jak filtracja, destylacja i dezynfekcja.