Dezynfekcja Wody Przeznaczonej do Spożycia i Urządzeń do jej Uzdatniania

1. 29/10/2007 - Fulda Dezynfekcja Wody Przeznaczonej do Spożyciai Urządzeń do jej Uzdatniania Środki i metody dezynfekcji– mechanizmy działania Dr inż. Burkhard Wricke E-mail: wricke@tzw-dresden.de

2. Wymogi podstawowe Dezynfekcja przy zastosowaniu substancji chemicznych - Chlor i podchloryn - Dwutlenek chloru - Ozon Dezynfekcja promieniami UV Zakres zastosowaniaśrodków i metod dezynfekcji Punkty prezentacji

3. Zmniejszenie liczby lub inaktywacja organizmów chorobotwórczych (wirusów, bakteriii pasożytów) oraz mikroorganizmów niespecyficznych (niechorobotwórczych) Cel dezynfekcji Wymogi podstawowe

4. Czynniki wpływające na skuteczność dezynfekcji: Wymogi podstawowe • Odporność mikroorganizmów • Rodzaj środka lub metody dezynfekcji • Stężenie substancji dezynfekującej • Czas działania środka dezynfekującego

5. Wymogi podstawowe Inaktywacja E.coli (ATCC 11229) za pomocą poszczególnych środków dezynfekujących (Hoff i Geldreich 1980, z Brunnera 1992)

6. Wymogi podstawowe Inaktywacjaposzczególnych mikroorganizmów za pomocą ozonu (Brunner 1992)

7. Wymogi podstawowe Koncepcja: c x t

8. Wymogi podstawowe Wartości c x t dla redukcji mikroorganizmów o 99 % za pomocą ozonu; (Wartościc x t zostały podane w mg x min/l)[z 3]

9. Wymogi podstawowe Stopień przeżywalności E.coli przy ozonowaniu (0,4 mgO3/l po 10 min) w zależności od zawartości ciał stałych w wodzie (po [4])

10. Wymogi podstawowe Warunki dla zapewnienia dezynfekcji: • Możliwie jak najmniejsza liczba cząstek stałych w wodzie • Odpowiedni czas działania środka dezynfekującego lub promieniowania UV • Zapewnienie wymaganej dawki

11. Wymogi podstawowe Wymogi w zakresie środków i metod dezynfekcji(fragment) Lit: Federalne Pismo Zdrowotne - 8 (2007) S. 1105 – 1107 • Składniki środków dezynfekujących muszą być znane. • Skuteczność dezynfekcji musi być co najmniej taka sama jak dotychczasowo dozwolonych środków. • Utrzymanie warunków koniecznych dla skutecznej dezynfekcji musi podlegać kontroli. • Odpowiednie produkty reakcji oraz zanieczyszczenia muszą zostać zidentyfikowane.

12. Dezynfekcja przy zastosowaniu substancji chemicznych Mechanizmy działania utlenianiaw dezynfekcji chemicznej • Nieodwracalne zmiany płaszcza zewnętrznego oraz • Rozbicie wewnętrznych struktur komórkowych białek i kwasów nukleinowych

13. Dezynfekcja przy zastosowaniu substancji chemicznych Listasubstancji oraz metod dezynfekcji na podstawie § 11 Rozporządzenia ws. Wody do Spożycia z 2001r., Cz. IIIdopuszczone chemiczne środki dezynfekcyjne,Pkt. c Środki do uzdatniania wody • Wyjątek: w przypadku braku możliwości zapewnienia dezynfekcji lub gdy na skuteczność dezynfekcji czasowo wpływa obecność amoniaku • 2) Wymóg usunięcia z listy

14. Dezynfekcja przy zastosowaniu substancji chemicznych Listasubstancji oraz metod dezynfekcji na podstawie § 11 Rozporządzenia ws. Wody do Spożycia z 2001r –dopuszczone metody chemicznej dezynfekcji 1) W stosowaniu metod dezynfekcji wody powierzchniowej lub wody, na którą może wpływać woda powierzchniowa, należy mieć na uwadze oderwanie cząsteczek. W procesie tym wartości mętności nie mogą przekraczać 0,1 - 0,2 FNU –(formalnie wskazane przez UBA w 1997r.).

15. Dezynfekcja przy zastosowaniu substancji chemicznych – chlor i podchloryn Technikastosowaniachloru • Dozowanie chloru (DIN EN 937, W623) • Dozowaniepodchlorynu sodu (DIN EN 901, W623) • Dozowaniepodchlorynu wapnia (DIN EN 900, W623) • Przetwarzanie elektrolityczne i dozowanie chloru gazowego, roztworów chloru i roztworów podchlorynu sodu(W229, W623)

16. Dezynfekcja przy zastosowaniu substancji chemicznych – chlor i podchloryn Urządzenie dozujące podchloryn sodu wraz z pompą dozującą Natriumhypochlorit mit Dosier-pumpe

17. Dezynfekcja przy zastosowaniu substancji chemicznych – chlor i podchloryn Urządzenie dozujące, regulujące i mierzące podawanie chloru gazowego w stacji uzdatniania wody (w: Roeske, Wallace i Tiernan (1992))

18. Dezynfekcja przy zastosowaniu substancji chemicznych – chlor i podchloryn Przetwarzanie elektrolityczne i dozowanie chloru gazowego, roztworów chloru i roztworów podchlorynu sodu Komora elektrolityczna Elektroliza membranowa Podchlorynu sodu Kwasu solnego

19. Dezynfekcja przy zastosowaniu substancji chemicznych – chlor i podchloryn Zasada działania urządzaniado otrzymywania chloru metodą elektrolizy w elektrolizerze jednokomorowym

20. Dezynfekcja przy zastosowaniu substancji chemicznych – chlor i podchloryn Zasada działania urządzaniado otrzymywania chloru metodą elektrolizy w dzielonym elektrolizerze membranowym przy użyciu podchlorynu sodu oraz alkalicznego roztworu chlorku sodu

21. Dezynfekcja przy zastosowaniu substancji chemicznych – chlor i podchloryn Zasada działania urządzaniado otrzymywania chloru metodą elektrolizy w dzielonym elektrolizerze membranowym kwasem solnym

22. Dezynfekcja przy zastosowaniu substancji chemicznych – chlor i podchloryn Wymogi przy zastosowaniu metody elektrolizy na miejscu • Wytwarzanie stosowanych substancji chemicznych (NaCl, HCl) musi spełniać odpowiednie normy (DIN EN 14805 lub DIN EN 973). • Substancje przeciwzbrylające w NaCl mogą prowadzić do zakłóceń. • Produkowane substancje chemiczne (chlor, podchloryn) muszą spełniać odpowiednie normy (DIN EN 937 lub DIN EN 901). • Producent urządzenia musi wykazać, że wyprodukowany roztwór dozowany spełnia odpowiednie wymogi. • Produkcja wodnego roztworu NaCl z roztworów NaCl- wymaga zastosowania dejonizowanej lubzmiękczonej wody. • Wymagane jest regularne mycie elektrod.

23. Dezynfekcja przy zastosowaniu substancji chemicznych – chlor i podchloryn Stężenia roztworów dozowanych • dostępny na rynku roztwór podchlorynu sodu150 g/l chloru wolnego • Elektrolizermembranowy1) • 20 – 30 g/l chloru wolnego • Elektrolizer jednokomorowy • 5 – 8 g/l chloru wolnego • 1)przy użyciu rozcieńczonego kwasu solnegolub • roztworu podchlorynu sodu -ok. 1g /l

24. Dezynfekcja przy zastosowaniu substancji chemicznych – chlor i podchloryn Reakcjechloruprzy podawaniu do wody

25. Dezynfekcja przy zastosowaniu substancji chemicznych – chlor i podchloryn Cl2-HClO-ClO- Równowagaw wodzie przy wprowadzeniu Cl2 z [Cl-] = 1mval/l (w: Axt 1970)

26. Dezynfekcja przy zastosowaniu substancji chemicznych – chlor i podchloryn Reakcje chloru z amoniakiem NH4+ + HOCl NH2Cl + H2O NH2Cl + HOCl NHCl2 + H2O NHCl + HOCl NCl3 + H2O

27. Dezynfekcja przy zastosowaniu substancji chemicznych – chlor i podchloryn Schemat:Punkt przełomowy chlorowania

28. Dezynfekcja przy zastosowaniu substancji chemicznych – chlor i podchloryn Prekursorzyi produkty reakcji chloru

29. Dezynfekcja przy zastosowaniu substancji chemicznych – chlor i podchloryn Czynniki wpływające na powstawanie haloformów • stężenie i rodzaj prekursorów • wartość pH • temperatura • stężenie bromków

30. Dezynfekcja przy zastosowaniu substancji chemicznych – chlor i podchloryn Minimalnazawartość THM-ówpo 24 godzinach w wybranych stacjach uzdatniania wody

31. Dezynfekcja przy zastosowaniu substancji chemicznych – chlor i podchloryn Przykład powstawaniatrihalogenometanów w zależności od dawki chloru i czasu reakcji (SAK254 nm = 1,55m-1; minimalnadawka chloru = 0,32 mg/l (aus [18])

32. Dezynfekcja przy zastosowaniu substancji chemicznych – chlor i podchloryn Wpływ dozowania chloru lub dwutlenku chloru na ponowne zanieczyszczenie i powstawanie THM-ów – Uzdatnianie wody ze zbiornika retencyjnego - [wg Petzoldt]

33. Dezynfekcja przy zastosowaniu substancji chemicznych – dwutlenek chloru Uzasadnienie dla zwiększenia dozowania dwutlenku chloru • Unikanie lub zmniejszenie • powstawania THM-ów • Lepsze działanie przy wyższych wartościach pH – w porównaniu do chloru • Mniejszy wpływ smaku i zapachu -przy uzdatnianiu wody powierzchniowej • Przestarzała technika produkcji i dozowania

34. Dezynfekcja przy zastosowaniu substancji chemicznych – dwutlenek chloru Potencjał redox: dwutlenek chloru i chloruw zależności od wartości pH

35. Dezynfekcja przy zastosowaniu substancji chemicznych – dwutlenek chloru Porównanie własności i wartości granicznychchloru idwutlenku chloru

36. Dezynfekcja przy zastosowaniu substancji chemicznych – dwutlenek chloru Postępowanie przy produkcji dwutlenku chloru

37. Dezynfekcja przy zastosowaniu substancji chemicznych – dwutlenek chloru Generator dwutlenku chloru (źródło: www.prominent.de)

38. Dezynfekcja przy zastosowaniu substancji chemicznych – dwutlenek chloru Reakcjedwutlenku chloru

39. Dezynfekcja przy zastosowaniu substancji chemicznych – dwutlenek chloru Powstawanie chlorynu przy różnych wartościach pH

40. Dezynfekcja przy zastosowaniu substancji chemicznych – dwutlenek chloru Redukcja stężenia dwutlenku chloru i zwiększenie się stężenia chlorynu w czasie

41. Dezynfekcja przy zastosowaniu substancji chemicznych – dwutlenek chloru Względne powstawanie chloru (zależnie od dawki dwutlenku chloru) pod wpływem działania chloru 20 Czas kontaktu: 0,5 h Czas kontaktu: 24 h 10 0 A B C D E F Różnica w powstawaniu chlorynu w % -10 -20 -30 -40 Stacja uzdatniania wody

42. Dezynfekcja przy zastosowaniu substancji chemicznych – dwutlenek chloru Reakcje chemiczne z substancjami zawartymi w wodzie

43. Powietrze Produkcja prądu ok. 10 kV • Uzdatnianie powietrza • Uszczelnienie i uzdatnienie wstępne; Odwilżenie powietrza Gaz pozbawiony ołowiu Woda zimna Woda zimna Generator ozonu Usuwanie pozostałości ozonu Woda zawierająca ozon Gaz zawierający ozon Woda Reaktor System wejściowy Uzdatniona woda Dezynfekcja przy zastosowaniu substancji chemicznych – Ozon Schemat: Urządzenie do wytwarzania ozonu

44. Dezynfekcja przy zastosowaniu substancji chemicznych – Ozon Istotne cele dezynfekcji ozonem ramach uzdatniania wody do spożycia

45. Dezynfekcja przy zastosowaniu substancji chemicznych – Ozon Wymogi w zakresie ozonowania dla zapewnienia dezynfekcji

46. Dezynfekcja promieniami UV Mechanizm skuteczności dezynfekcji promieniami UV

47. Dezynfekcja promieniami UV Listasubstancji oraz metod dezynfekcji na podstawie § 11 Rozporządzenia ws. Wody do Spożycia z 2001r., Cz. II Metody dezynfekcji • Dezynfekcja promieniami UV (240 – 290 nm) • Użycie jedynie zgodnie z normami technicznymi (W294-1 do 3 oraz Ö-Norm (normy austriackie), skontrolowane urządzenia (wg norm austriackich skontrolowane urządzeniamuszą spełnić dalsze warunki) • Sprawdzona skuteczność dezynfekcji odpowiadająca promieniowaniu= 400 J/m2 (w odniesieniu do 254 nm) • Kontrola starszych urządzeń (urządzenia działające przed 1.1.2003r. jedyniepo pozytywnej kontroli mogą być stosowane przez kolejne 5 lat).

48. Dezynfekcja promieniami UV UV – rodzaje promieniowania

49. Dezynfekcja promieniami UV Rozkład widma emisjipromiennika niskociśnieniowego(NDS)

50. Dezynfekcja promieniami UV Rozkład widma emisjipromiennika średniociśnieniowego (MDS).