DEZINFEKCIJA VODE ZA PIĆE

1. DEZINFEKCIJA VODE ZA PIĆE

2. Dezinfekcija vode • Pored velikog fiziološkog značaja vode za život, voda igra važnu ulogu u patologiji čovjeka jer se pomoću nje mogu prenijeti mnoge zarazne bolesti. • Pojava epidemija izazvanih vodom posljedica je nepravilne obrade sirove vode, suprotno principima higijene i sanitarne tehnike. • Mnoge zarazne bolesti koje se prenose vodom posljedica su grešaka u rukovanju uređajima za dezinfekciju vode.

3. Vodom se mogu prenositi dizenterija, trbušni tifus, paratifus, kolera, infektivni hepatitis, poliomijelitis i razni crijevni paraziti. • Vodom se mogu također prenositi stočne zarazne bolesti i jaja parazita od kojih pored životinja obolijevaju i ljudi. • Bolesti koje se prenose vodom javljaju se u obliku epidemija koje su po svome karakteru eksplozivne jer se vrlo brzo šire i za kratko vrijeme javlja se veliki broj oboljelih osoba.

4. Za pojavljivanje epidemije mora biti ispunjeno pet faktora: izvor zaraze (bolesna ili zaražena osoba, zagađena voda, itd.), put prenošenja i širenja epidemije, ulazna mjesta u organizam, otpornost bakterija i predispozicija organizma. Prekidanje bilo koje karike u ovom lancu onemogućit će pojavu epidemije!

5. Iz tog razloga voda za piće mora biti oslobođena uzročnika zaraznih bolesti kako bi se spriječila epidemija, što se postiže odgovarajućom pripremom vode za piće. • U tu se svrhu vrši kondicioniranje vode upotrebom odgovarajućih fizikalno-hemijskih metoda obrade vode, kao što su procesi filtracije vode koji služe za uklanjanje grubih disperzija prisutnih u vodi, zatim procesi koagulacije i flokulacije vode koji služe za uklanjanje koloidnih disperzija prisutnih u vodi, te procesi dezinfekcije vode.

6. Prolaskom vode kroz proces taloženja i filtracije znatno se smanjuje količina mikroorganizama u vodi, što ne znači da su oni potpuno uklonjeni. Za njihovo potpuno uklanjanje primjenjuje se dezinfekcija. Dezinfekcijom se ne postiže potpuno uništenje svih živih mikroorganizama kao npr. sterilizacijom, ali se voda u bakteriološkom smislu dovede u stanje zdravstveno ispravne vode (sigurne).

7. Cilj dezinfekcije je uklanjanje infektivnihvnih mikroorganizama (intedestinalnih i fekalnih vrsta bakterija). • Dezinfekcija je zadnji korak pri kondicioniranju vode, ponekad i jedini, ali uvijek obavezan.

8. Dezinfekcija se provodi i kao preventivna mjera, a obavezno u sljedećim slučajevima: • za vrijeme posebnih okolnosti (rat, poplave, potresi), • kod objekata gdje postoji potencijalna opasnost od • zagađivanja vode, bez obzir na trenutačno • zadovoljavajuću kvalitetu vode, • kada se voda mora transportirati ili uskladištiti, • pri puštanju u rad novih objekata i • poslije obavljenih popravaka vodovodnih mreža i • objekata.

9. Zadatak dezinfekcije vode je uništenje bakterija, virusa i protozoa u cilju spriječavanja prenošenja bolesti putem vode. • Dezinfekcijom treba uništiti i druge žive organizme i alge čije prisustvo u pročišćenoj vodi negativno utječe na kvalitet vode. • Dezinfekcija vode ima za cilj da uništi patogene i fakultativno patogene asporogene mikroorganizme. • Za uklanjanje sporogenih klica i cista amebne dizenterije koriste se posebne metode i postupci obrade.

10. Za dezinfekciju vode koriste se fizikalno-hemijske metode dezinfekcije. Najčešće korištene metode su hemijske metode dezinfekcije zbog svoje primarne efikasnosti kao i zbog mogućnosti naknadnog djelovanja. U novije vrijeme fizikalne metode dezinfekcije kao što su ultravioletno zračenje i ultrazvuk sve više nalaze primjenu u procesima dezinfekcije vode za piće.

11. Metode dezinfekcije vode • moguće je podijeliti prema mehanizmu djelovanja na: 1. termičke metode 2. metode koje upotrebljavaju jaka oksidacijska sredstva (klor, ozon) 3. oligodinamske metode (dezinfekcija srebrom) 4. fizikalne metode (ultrazvuk, UV-zračenje, ultrafiltracija).

12. Dezinfekcija vode klorom i njegovim spojevima • Klor i njegovi spojevi najčešće se upotrebljavaju kao sredstva za dezinfekciju vode, bilo da se radi o dezinfekciji manjih količina vode u domaćinstvu ili na terenu ili o dezinfekciji velikih količina vode u vodovodima. • Na veliku primjenu klora i njegovih spojeva utjecala je relativno jednostavna nabava elementarnog klora i njegovih spojeva, mogućnost skladištenja potrebnih rezervi za duže vremensko razdoblje, mogućnost transporta, jednostavnost rukovanja (nije potrebna posebna stručnost), doziranja i mjerenja njegove koncentracije. • Osim toga, postrojenja za kloriranje ne ovisi o električnoj energiji!

13. Djelovanje klora na bakterije očituje se već poslije kontakta s vodom nakon jedne minute. Klor napada i razara enzimatske sisteme u stanici. Pri tome klor najbolje djeluje na bakterijske stanice, nešto slabije na viruse, a najslabije uništava bakterijske spore i mikroskopske praživotinje. Dinamika, mehanizam i biohemizam baktericidnog djelovanja još nisu dovoljno razjašnjeni i postoji više teorija.

14. Dezinfekcijska moć pripisuje se ili slobodnom radikalu kisika koji se stvara kao rezultat velikog afiniteta klora prema vodiku ili hipokloritnoj kiselini koja nastaje prilikom kloriranja: Prilikom dodavanja klora i njegovih spojeva vodi, dio klora se troši na oksidaciju organskih tvari prisutnih u vodi, uključujući i mikroorganizme, kao i na oksidaciju željeza i mangana prisutnih u vodi, te tada govorimo o potrebi vode na kloru.

15. Potreba vode za klorom predstavlja količinu klora izraženog u mg/L, kojeg je potrebno dodati vodi do pojave rezidualnog klora. Rezidualni klor predstavlja koncentraciju klora izraženu u mg/L klora koja je zaostala u vodi kao višak nakon reakcija klora s tvarima koje se mogu oksidirati u vodi, tj. nakon završenog procesa dezinfekcije vode. Zakonski dozvoljena koncentracija rezidualnog klora u vodi kreće se do 0,5 mg/L kod normalnih uvjeta, a 0,5-0,8 mg/L u posebnim uvjetima (rat, epidemije, itd.).

16. Ako voda sadrži amonijak ili druge dušikove spojeve, slobodni klor ce reagirati s njima stvarajući odgovarajuće supstitucijske spojeve i kloramine. Kloramini također posjeduju dezinfekcijsku moć. Rezidualni klor je garancija da je proces dezinfekcije dobro izvršen i štiti vodu od naknadne kontaminacije.

17. Doza klora koju je potrebno dodati vodi da bi izvršili postupci dezinfekcije predstavlja zbroj potrebe vode za klorom i rezidualnog klora. Doza klora se izražava u mg/L klora kojeg je potrebno dodati vodi. doza klora = potreba za klorom + rezidualni klor

18. Vrijeme potrebno za dezinfekciju vode iznosi minimalno 30 minuta, nakon čega se u vodi mora utvrditi odgovarajuća koncentracija rezidualnog klora. Ako se nakon vremena od 30 minuta ne utvrdi slobodni rezidualni klor, smatra se da proces dezinfekcije nije dobro izvršen i postupak se mora ponoviti, tj. tako dugo ponavljati dok se nakon isteka vremena od 30 minuta po dodatku klora ne utvrdi traženi rezidual.

19. Ako se za opskrbu vode koriste hidroforski uređaji, ručna pumpa ili gravitacijski način, potrebno je nakon obavljenog procesa dezinfekcije vode otvoriti najudaljenije mjesto potrošnje vode (slavinu) i pustiti vodu da teče dok se na ispustu ne utvrdi pojava rezidualnog klora u vodi. Kontrola koncentracije slobodnog rezidualnog klora vrši se standardnim analitičkim metodama: DPD (dietil-p-fenilen-diamin) metodom, ortotolidinskom metodom, a priručno može i pomocu kalij-jodida (KJ) i škroba. U slučaju da ne postoje, reagensi za određivanje rezidualnog klora, u posebnim okolnostima možemo se poslužiti mirisom.

20. Hiperkloriranje vode se obično vrši dodatkom doze klora u koncentraciji do 20 mg/L, a može i više, ovisno iz kojeg razloga se vrši proces hiperkloriranja (obično u slučajevima jake biološke zagađenosti vode). Hiperklorirana voda se prije upotrebe obavezno mora deklorirati! Proces dekloriranja vode provodi se u svrhu uklanjanja viška klora zaostalog nakon procesa dezinfekcije vode kada je koncentracija zaostalog rezidualnog klora veća od dozvoljene (0,5 mg/L), što se organoleptički primjećuje po neugodnom mirisu na klor. Kako se zapravo radi o uklanjanju neugodnog mirisa po kloru -proces dezodorizacije vode.

21. Najcešći postupak dekloriranja vode je primjena filtra sa aktivnim ugljenom. Na aktivnom ugljenu klor se adsorbira, a aktivni ugljen reducira stvaranjem ugljik(IV)-oksida: Ovi filtri ne uklanjaju samo klor iz vode, nego adsorbiraju i druge u vodi prisutne neugodne mirise, ugljikovodike, organske tvari, boju, itd.

22. Npr. u ratnim uvjetima za dekloriranje mogu se napuniti odgovarajuće posude s aktivnim ugljenom (različite kante, boce ili npr. čaše od jogurta), preko kojih se propušta voda. U industriji se aktivnim ugljenom pune filtarske kolone. Visina aktivnog ugljena u filtarskoj koloni je obično 1,5-2 m. Vijek trajanja aktivnog ugljena, ovisno o koncentraciji klora, iznosi 1-2 godine. Aktivni ugljen se ne regenerira već se zamjenjuje s novom količinom.

23. Osim aktivnog ugljena, kao sredstva koja mogu za dekloriranje vode može se koristiti natrijev sulfit: Osim natrijevog sulfita za dekloriranje se upotrebljavaju i natrijev metabisulfit (Na2S2O5) i natrijev hidrogensulfit (NaHSO3) ili ukapljeni SO2. Za uklanjanje viška klora za manje količine vode u svakodnevnom životu mogu poslužiti reducensi kao što su vitamin C, vinobran za sumporenje vina ili provjetravanje vode.

24. Sredstva za dezinfekciju vode na bazi klora • Dezinfekcijska sposobnost spojeva na bazi klora ovisi o količini sadržaja aktivnog klora u njima. Spojevi na bazi klora koji se najcešce upotrebljavaju za dezinfekciju vode su: • elementarni klor • klor-dioksid • kalcijev i natrijev hipoklorit • kalcijev klorid-hipoklorit • kloramini • izocijanurati

25. Elementarni klor (Cl2) sadrži 100% aktivnog klora. Dobiva se elektrolizom otopine natrij-klorida. To je plin zelenkasto-žute boje, 2,5 puta teži od zraka i neugodnog mirisa. Spada u grupu bojnih otrova zagušljivača nagrizajući sluzokožu organa za disanje.

26. Temperatura – dezinfekcija se ubrzava s porastom temperature. pH – klor je najaktivniji kod pH = 6,7 (90% klora daje O·), kod pH=9 klor djeluje 4,5% slabije vrijeme kontakta– klor ne djeluje trenutno već je potreban određeni period - optimalno je 30 minuta – voda je deznficirana ako postoji REZIDUALNI KLOR. ZA USPJEŠNU DEZINFEKCIJU VODA MORA BITI BISTRA!

27. Klor-dioksid (ClO2)- po dezinfekcijskom djelovanju je najefikasnije sredstvo za dezinfekciju vode na bazi klora. • Od elementarnog klora je 2,5 puta jače oksidacijsko sredstvo. • Klor-dioksid je nestabilan plin i ne može se skladištiti niti transportirati. • Zbog toga se mora proizvoditi na licu mjesta u obliku vodene otopine ili u obliku plina.

28. Obično se dobije 2%-tna otopina (20 g/L) klor-dioksida. Klordioksid se dobiva u tzv. generatorima. To je žutozeleni plin teži od zraka. Otrovniji je od klora i ima intenzivniji miris. Nepostojan i eksplodira prilikom zagrijavanja. Eksplodira u dodiru sa mnogim organskim tvarima.

29. Optimalna koncentracija za dezinfekciju vode iznosi 0,2-0,5 mg/L, s time da je dovoljan vremenski period za dezinfekciju vode od 15 minuta nakon čega mora u vodi zaostati 0,1 mg/L rezidualnog ClO2. Za razliku od elementarnog klora i svih ostalih sredstava na bazi klora koja otapanjem oslobađaju hipokloritnu kiselinu klor dioksid ne stvara halogenirane organske spojeve trihalometane u reakciji s prekursorima njihovog nastajanja, tj. humusnim tvarima. Također ne stvara klor-fenole koji vodi daju neugodan okus i miris.

30. Dezinfekcija klordioksidom

31. Kalcijev hipoklorit ima trgovački naziv Kaporit. U vodi se dobro otapa (200g/L) pri čemu uslijed hidrolize nastaje hipokloritna kiselina: Dobiva se uvođenjem klora u vapneno mlijeko.

32. Natrijev hipoklorit (NaClO) se još se naziva Javellova (Žavel) voda (fr. Eau de Javelle) ili Labarakova voda (fr. Eau de Labarracque). Sadrži 10-14% aktivnog klora. • Također dolazi i pod trgovačkim imenom Varikina, sadrži 4-5% aktivnog klora i koristi se za izbjeljivanje u kućanstvima. Često se koristi za dezinfekciju bazena i manjih količina vode. • Djeluje istim hemizmom kao elementarni klor i ostala sredstva na bazi klora koja daju hipokloritnu kiselinu . Dobiva se elektrolizom hladne otopine soli (eventualno i morske vode).

33. Kloramini - ima ih više vrsta i komercijalni nazivi su im zaštićeni. • To su preparati koji sadrže preko 25% aktivnog klora. Stabilniji su od hipoklorita te se lakše čuvaju. • Kloramini nastaju ako se vrši kloriranje vode uz prethodnu amonizaciju vode, tj. prethodnim dodavanjem amonijaka ili njegovih soli koje sa klorom stvaraju kloramine. • Najbolji rezultati postižu se odnosom amonijak: klor 4:1. • Taj odnos treba obavezno eksperimentalno utvrditi jer ovisi o kvaliteti vode.

34. Kloramini sporo i postepeno otpuštaju klor te supogodni za dezinfekciju vode koja duže stoji (rezervoari vode za piće, bazeni za plivanje, individualno kloriranje) ili duže cirkulira u vodovodnoj mreži.

35. Pri dodavanju u vodu kloramini daju hipokloritnu kiselinu kao i većina ostalih sredstava na bazi klora, te se vidi razlog njihovog produženog djelovanja jer se klor otpušta u stupnjevima počevši od trikloramina prema amonijaku. • Izocijanurati su komercijalno razvijeni organski preparati koji otapanjem razvijaju aktivni klor. • Najpoznatiji izocijanurat je “Izosan –G“ (Pliva HR).

36. Dezinfekcija vode klorom i hipokloritima, je najčešće upotrebljavani postupak, koji posjeduje i izvjesne nedostatke: • relativno brzi gubitak slobodnog klora, • neprijatan miris po kloru, • mogućnost nastajanja nepoželjnih spojeva prilikom dezinfekcije (trihalometani, klorfenoli, itd.) (engl: DBP – disinfection by-products)

37. Trihalometani -karcinogeni, lako hlapivi ugljikovodici nastaju prilikom procesa dezinfekcije klorom u vodi koja sadrži humusne tvari. Trihalometani ne nastaju pri dezinfekciji klor- dioksidom i ozonom. Trihalometani imaju opću formulu CHX3, gdje je X = Cl, Br i/ili J, a najpoznatiji su, zbog toksičnosti CHCl3-triklormetan (kloroform), CHCl2Br-diklorobrommetan, CHClBr2-klordibrommetan, CHBr3-tribrommetan (bromoform).

38. Dezinfekcija vode ozonom • Ozon (O3) spada u red najboljih hemijskih sredstava za dezinfekciju vode jerse prilikom njegove upotrebe izvrši: • potpuna dezinfekcija vode • dolazi do inaktivacije virusa • razgradnje i oksidacije organskih tvari prisutnih u vodi • uklanja se mangan i željezo taloženjem iz vode • poboljšava okus i miris vode • uklanja boju vode • uklanjaju se fenoli i klorfenoli iz vode • uklanjaju se svi spojevi koji se mogu oksidirati ozonom (npr. nitriti) • ne mijenja se mineralni sastav vode • ne stvara trihalometane

39. Ozon se proizvodi se pomoću električne energije iz suhog zraka izlaganjem naponu od 3000-20.000 V i 600-1200 Hz između dvije elektrode pri čemu dolazi do ionizacije molekula zraka pomocu elektrona koje emitira katoda. Pri tome dolazi do raspada molekule kisika i nastajanja slobodnig radikala kisika (O· ) koji rekombinacijom s molekulom kisika daje ozon. Koncentracija rezidualnog ozona treba biti od 0,4 mg/L najmanje 4-5 minuta.

40. Dezinfekcija jodom i srebrom • Rijetka nalazišta joda u prirodi, njegovo veliko korištenje u farmaceutskoj industriji kao i visoka cijena razlog su njegove manje primjene kao sredstva za dezinfekciju vode, jedino za individualnu upotrebu. • Za dezinfekciju se može upotrijebiti i 2%-tna otopina joda, dvije kapi su dovoljne za dezinfekciju 1 litre vode, uz vrijeme kontakta od 20 minuta.

41. Postoji više načina dezinfekcije vode srebrom, bilo da se kremeni pijesak prevlači srebrom i poslije voda prolazi kroz filtar s takvim pijeskom ili se vrši elektrohemijsko otapanje srebra (anodno otapanje), pri čemu se osigurava koncentracija srebra koja djeluje baktericidno. Dovoljna je koncentracija srebra od 0,015 mg/L za dezinfekciju vode. Srebro djeluje baktericidno reagirajuci sa -SH grupama u proteinima (enzimima) te sa ostalim staničnim molekulama kao što su DNA, RNA. Rezultat djelovanja srebra je prestanak rasta bakterija. Djelovanje je sporo 15 min do 3 sata.

42. Metoda se manje upotrebljava od dezinfekcije klorom, ali je relativno raširena za dezinfekciju rashladnih voda za suzbijanje razmnožavanja bakterije Legionelle, pogodna je za dezinfekciju ribnjaka i bazena da se toksično djelovanje klora na ribe i izbjegne miris na klor u bazenima. U britanskim bolnicama se ova metoda koristi za dezinfekciju rashladne vode da se spriječi izvor zaraza iz rashladnog sistema (klimauređaji).

43. Dezinfekcija vode ultravioletnim zračenjem • Ozračivanjem vode ultravioletnim (UV) zrakama valne duljine 200-295 nm, • voda se dezinficira u roku od nekoliko sekundi (vrijeme kontakta 0,5 do 5 sekundi) jer UV zrake razore protoplazmu bakterijskih stanica. UV zrake dobivaju se pomoću kvarcne lampe sa živinom parom ili pomoću lampi u kojim su pomiješani plemeniti plinovi i živina para. • Kvarcne lampepostavljaju se u struju vode ili izvan nje. Voda koja se podvrgava zračenju treba biti potpuno bistra kako bi omogućila što bolji prodor UV zraka.

44. Ova metoda dezinfekcije ima niz prednosti u usporedbi s procesima dezinfekcije vode klorom i njegovim • preparatima, kao što su: • u vodu se ne dodaju hemikalije, • ne mijenjaju se svojstva vode i njen hemijski sastav, • mala potrošnja energije, • jednostavno rukovanje. • Nedostatak ove metode je u tome što ne postoje pouzdani pokazatelji za kontrolu učinka dezinfekcije te nemogućnost održavanja koncentracije reziduala sredstva za dezinfekciju vode u svrhu spriječavanja naknadne kontaminacije vode.

45. Dezinfekcija UV zračenjem

46. Dezinfekcija vode toplinom i ultrazvukom Dezinfekcija vode toplinom • Vrenjem vode najmanje 20 minuta voda se dezinficira. • Zbog velike cijene energije potrebne za zagrijavanje vode ovaj postupak se upotrebljava za dezinfekciju manjih količina vode obično za vrijeme posebnih okolnosti (rat, poplave, potresi i druge elementarne nepogode).

47. Dezinfekcija vode ultrazvukom Dezinfekcija ultrazvukom je još u fazi ispitivanja za širu industrijsku primjenu. Oscilacije u frekvenciji zvuka preko 20.000 Hz nazivaju se ultrazvukom. Dobivanje ultrazvuka bazira se na piezo-električnom efektu pomoću kojeg kristali nekih supstanci se mehanički deformiraju kada se dovedu u električno polje i tada proizvode ultrazvuk. Najčešće upotrebljavani materijal za proizvodnju ultrazvuka su kvarcne ploče.

48. Ultrazvuk ubija životinjske oblike, stanice biljaka, protozoa i mikroorganizama. Baktericidno djelovanje ultrazvuka povezano je sa sposobnošću stvaranja kavitacije oko objekta, tako ga izolirajući od okoliša, stvarajući oko njega lokalni pritisak cca desetakhiljada bara. Fenomen se zove ultrazvučna kavitacija. Smatra se da se bakterije ubijaju mehaničkim razaranjem njihovih stanica ultrazvučnom oscilacijom. Utvrđeno je da ultrazvuk ubija više organizme vidljive okom, nađene u vodi, kao npr. larve, kukce, itd.