Jätevesien desinfiointi: menetelmät ja niiden ominaisuudet

2024 Kirjoittaja: Howard Calhoun | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-17 10:26

Tällä hetkellä ei ole olemassa yhtä yleistä menetelmää. Sopivan jäteveden desinfiointimenetelmän valinta riippuu alustavien laboratoriotutkimusten tuloksista. Yksityisissä, teollisissa ja julkisissa viemärissä käytetään erilaisia menetelmiä.

Vaadittava puhdistusaste

Joissakin tapauksissa riittää, että vesi suodatetaan tekniselle tasolle. Tietyillä teollisuudenaloilla on mahdollista yksinkertaistaa puhdistusmekanismeja. Tämä tapahtuu yleensä tehtaissa, joissa biologisen saastumisen taso ei ole kriittinen. Alkusuodatusmenetelmät ovat yleensä samat, riippumatta veden kohteesta ja lopullisesta käyttötarkoituksesta. Erot alkavat vasta loppuvaiheessa, kun vaadittava puhdistusaste määritetään.

Esimerkiksi jätevesien desinfioinnille asetetaan nykyään hyvin erilaisia vaatimuksia kotitalousjätevesien ja luonnollisista lähteistä peräisin olevan nesteen muuttamisessa puhtaaksi juomavedeksi. Täällä noudatetaan jo useita pakollisia hygieniasääntöjä ja normeja. Yleensä menettelystä tulee paljon monimutkaisempi ja kalliimpi. Tästä syystä jokainen kaupunki tai teollisuussiivousAsemalla on oma laboratorio, jossa asiantuntijat seuraavat säännöllisesti veden suodatuksen laatua.

Varsinaiset menetelmät

Näiden toimenpiteiden tarkoituksena on vähentää massatartuntatautien riskiä sekä poistaa ihmisten terveyteen kohdistuvan negatiivisen vaikutuksen edellytykset. Kaikki jäteveden desinfiointimenetelmät voidaan jakaa neljään suureen ryhmään.

1. Fyysinen puhdistus. Sisältää sähkömagneettisen säteilyn tai sähkön aiheuttaman altistumisen vedelle.
2. Kemiallinen puhdistus. Päätyö tehdään erilaisten elementtien ja liitäntöjen avulla.
3. Fysikaalis-kemiallinen puhdistus. Se edellyttää yhteissuodatusmenetelmien käyttöä.
4. Biologinen hoito. Esitetty luonnollisen ja keinotekoisen biokenoosin menetelmillä.

Kuten käytäntö osoittaa, erilaisten puhdistusmenetelmien peräkkäinen käyttö osoittaa suurimman tehokkuuden. Tarvittaessa desinfioidaan ei vain itse vesi, vaan myös sen kanssa suoraan kosketuksiin joutuneet esineet, esimerkiksi kirurgiset laitteet, materiaalit ja laitteet elintarvike- ja biokemianteollisuudessa. Teknisissä tarpeissa ankarammat puhdistusmenetelmät ovat sallittuja.

Fyysinen säteilydesinfiointi

Tätä vaihtoehtojen ryhmää pidetään melko yksinkertaisena ja edullisena käyttää. Yleisimmin käytettyjä ovat infrapuna- ja ionisointilaitteet sekä UV-säteilyttimet. Jäteveden desinfiointi viimeiselläTämäntyyppiset laitteet vaikuttavat suoraan nesteessä elävien mikro-organismien DNA:han. Ultraviolettisäteily on ihmissilmälle näkymätöntä, mutta noin 255 nm:n aallonpituuden suunnattu vaikutus tuhoaa kaikkien mahdollisesti vaarallisten bakteerien ja virusten rakenteen.

Yksi tämän menetelmän eduista on negatiivisten jäännösvaikutusten puuttuminen. Laitteiden alhaiset kustannukset ovat johtaneet siihen, että tästä puhdistusmenetelmästä on tullut yksi alan suosituimmista. Joissakin tapauksissa jäteveden UV-desinfiointi yhdistetään altistumiseen suoralle auringonvalolle. Pakkoilmastus ulkolammikoissa auttaa myös pysäyttämään mikro-organismien lisääntymisen ja tuhoamaan ne.

Infrapunasäteilyä pidetään epäsuorana menetelmänä, koska sillä ei ole bakteereja tappavaa vaikutusta. Nestedesinfiointi johtuu fyysisten esineiden kuumenemisesta ja erilaisista epäpuhtauksien kerääntymisestä. Ionisoivaa säteilyä käytetään vain tilanteissa, joissa muut vaihtoehdot eivät tuota toivottua tulosta. Menetelmä on erittäin kallis ja vaikea käyttää.

Jätevesien ultraviolettivalolla desinfioinnin ominaisuudet

Tämän menetelmän esimerkissä voit tarkastella pääasennuslaitetta ja käyttöperiaatetta. Kaikissa versioissa on pääyksikkö - ultraviolettikamera tai desinfiointikammio. Laitteen sisällä syntyy tietyn taajuuden spektrisiä sähkömagneettisia a altoja. Kammion materiaali on ruostumatonta terästä, joka sopiikäyttöä elintarviketeollisuudessa. Itse liitäntälaitteet sijaitsevat niin sanotuissa elektronisissa liitäntäkaapeissa. Automaatiosta huolehtii ohjausjärjestelmäyksikkö, ja kvartsikansien kemiallisen pesun yksikkö vastaa sujuvasta toiminnasta.

Jätevesien desinfiointiin tarkoitettu UV-asennus soveltuu lähes kaikissa tapauksissa. Samea ja voimakkaasti saastunut neste voidaan kuitenkin puhdistaa hieman huonommin. Tällainen vesi valmistetaan alustavasti muilla menetelmillä myöhempää ultraviolettisäteilykäsittelyä varten. Nesteen esipuhdistus erilaisista mekaanisista inkluusioista, värillisistä elementeistä, sienistä ja soluseinistä mahdollistaa UV- altistuksen tehokkuuden lisäämisen. Tämän käsittelymenetelmän ympäristöystävällisyys ja turvallisuus tekevät nesteestä turvallisen ihmisravinnoksi, koska kemialliset ja aistinvaraiset ominaisuudet säilyvät ennallaan.

Muut fyysiset puhdistusmenetelmät

Alla olevat vaihtoehdot yhdistetään usein jäteveden ultravioletti-desinfiointiin. Muiden fyysisten puhdistusmenetelmien joukossa ovat lämpövaikutukset, korkea- ja ultrakorkeataajuiset sähkövirrat sekä ultraääni. Jälkimmäinen esimerkiksi tuhoaa virusten ja bakteerien solukalvot käytetyn signaalin korkean värähtelytaajuuden vuoksi. Ultraääniyksiköt toimivat tehokkaimmin yhdessä veteen lisättyjen bakteereja tappavien aineiden kanssa.

Seuraava menetelmä on tuttu kaikille kotitalouksille: lämpövaikutus toimii yksinkertaisesti keittämällä vettä kattilassa. Kaikkien mahdollisten mikro-organismien täydellinen kuolema tapahtuu vasta sen jälkeen30-40 minuuttia niiden läsnäolosta kiehuvassa nesteessä. Tämä menetelmä on kuitenkin taloudellisesti liian kallis. Suuren vesimäärän lämmittämiseen kuluu paljon energiaa. Virukset, bakteerit ja niiden itiöt selviävät menestyksekkäästi kiehuvassa vedessä lyhyen aikaa.

Korkean ja ultrakorkean johtavuuden omaavien sähkövirtojen asennusten toiminta on monella tapaa samanlainen kuin edellinen menetelmä. Tässä samalla tavalla nesteen lämmittäminen vaikuttaa patogeenisiin mikro-organismeihin. Tämäntyyppinen jäteveden desinfiointilaitos toimii kuten perinteinen mikroa altouuni. Sähkömagneettisen kentän värähtelyjen ultrakorkeat taajuudet vaikuttavat haitallisesti bakteerien ja virusten solurakenteeseen.

Kemialliset desinfiointimenetelmät

On olemassa suuri määrä alkuaineita, jotka voivat tuhota kaiken nesteessä elävän orgaanisen aineksen tehokkaasti. Näitä ovat bromin ja jodin yhdisteet, otsoni ja vetyperoksidi. Ensin tulee kuitenkin mieleen jätevesien kemiallinen desinfiointi kloorilla. Tätä ainetta käytetään paljon useammin kuin muita. Voidaan käyttää kloorikaasua, kalsium- tai natriumhypokloriittia, klooridioksidia, bromikloridia, nirtaania, kloramiinia tai valkaisuainetta. Suurin ongelma on, että kaikki nämä aineet ovat haitallisia ihmiskeholle. Tästä syystä veden lisädesinfiointi on tarpeen kloorin levityksen jälkeen.

Voit myös valita hellävaraisen puhdistuksen. Vähiten ihmiselle haitallinen klooridioksidiselviää virusten ja bakteerien tuhoamisesta jonkin verran huonommin kuin analogit. Jos puhumme muista alkuaineista ja yhdisteistä juomaveden desinfiointiin, voimme ajatella vain kaliumpermanganaattia, peretikkahappoa ja vastaavia kemiallisia desinfiointiaineita. Erittäin heikot bakterisidiset ominaisuudet eivät kuitenkaan anna niiden kilpailla kloorin ja sen johdannaisten kanssa. Joskus käytetään tiettyjä metalleja, kuten kupariyhdisteitä ja hopeaa. Ne pystyvät vapauttamaan ioneja, joilla on bakterisidisiä ominaisuuksia. Metallien desinfioinnin tehokkuus on melko alhainen, ja siksi menetelmää käytetään vain lisänä.

Jodin ja bromin käytön ominaisuudet

Yllä olevia bakterisidisiä aineita on käytetty pitkään erilaisissa lääketieteellisissä sovelluksissa. Siitä huolimatta sama jodi jakautuu huonosti nesteisiin yksinään, minkä vuoksi on välttämätöntä käyttää tämän alkuaineen orgaanisia yhdisteitä jäteveden puhdistuksessa ja desinfioinnissa. Toimenpiteen jälkeen jää hyvin spesifinen haju. Tästä syystä on suositeltavaa käyttää jodia vain teknisessä vedessä, mutta ei juomavedessä. Suurissa teollisissa määrissä sellaiset yhdisteet ovat epäkäytännöllisiä käyttää niiden alhaisen jakautumisen vuoksi. Jodi ei kestä auringonvaloa eikä reagoi ammoniakin kanssa kuten kloori.

Bromi näkyy edullisemmassa valossa. Se on myrkytön, vailla tyypillistä hajua ja täysin vaaraton ihmisille. Kaikista eduistaan bromi vaatii korkeampien pitoisuuksien käyttöäsama määrä nestettä jodiin verrattuna. Korkea bakterisidinen suorituskyky saavutetaan aineen hapettumisen ansiosta. Asiantuntijat neuvovat lisäämään bromia tai jodia paikoissa, joissa samaa vettä käytetään monta kertaa. Työn aikana muodostuneiden sivutuotteiden korkea myrkyllisyys ei silti salli näiden halpojen alkuaineiden käyttöä kaikkialla.

Otsonin desinfiointi

Menetelmää käyttävät aktiivisesti yritykset Euroopassa ja Pohjois-Amerikassa. Otsoniyhdisteet selviävät helposti monien haitallisten virusten, bakteerien, sienten ja muiden patogeenien kanssa. Jos puhumme monimutkaisista jäteveden desinfiointijärjestelmistä, tätä menetelmää voidaan kutsua lopulliseksi tai viimeistelyksi. Otsonoinnin aikana neste suodatetaan jo perusteellisesti ja käsitellään muilla fysikaalisilla ja kemiallisilla puhdistusmenetelmillä. Tämän menetelmän käytön negatiivisista puolista voidaan mainita tämän hapen muunnelman huono liukoisuus veteen, komponenttien räjähdysvaara ja lisääntynyt vapautuneiden toksiinien taso. Puhdistuksen seurauksena ilmaantuvat sivutuotteet voivat vahingoittaa ihmisiä ja ympäristöä.

Laitteen kaavio koostuu kuudesta päälohkosta kerralla. Niiden täydellinen luettelo on alla:

1. Otsonigeneraattorit. Ne sijaitsevat suoraan ensisijaisen käsittelysäiliön edessä. Anna tämä elementti muille lohkoille.
2. Osot ensisijaiselle ja toissijaiselle otsonaatiolle.
3. Estäsyntyvän lietteen kertymät.
4. Erityinen hiekkasuodatin. Sijaitsee yleensä ensisijaisen ja toissijaisen otsonointiosaston välissä.
5. UV-käsittelyyksikkö.
6. Sorptiosuodatin.

Fysikaalis-kemialliset desinfiointimenetelmät

Yleisesti voidaan sanoa, että nesteeseen kohdistuvien erilaisten vaikutusten laatutaso nousee usein johtuen sellaisten aineiden ja elementtien lisäämisestä, joilla on tarvittavat bakterisidiset ominaisuudet. Joskus erityisessä jäteveden desinfiointiyksikössä käytetään myös tasavirtaa. Vuoto on erinomaisessa kosketuksessa nesteessä olevien virusten ja bakteerien kanssa. Tiettyjen kemiallisten alkuaineiden lisääminen veteen, johon kohdistuu jatkuva sähkövirta, voi aiheuttaa molekyylien hajoamisen ioneiksi. Asiantuntijat luokittelevat tämän puhdistusmenetelmän fysikaalis-kemialliseksi.

Patogeenisten mikro-organismien solujen tehokas tuhoaminen saavutetaan siten, että virukset ja bakteerit itse osallistuvat solujen dissosiaatioprosessiin. Usein suoritetaan myös veden hydrolyysi ja ionisaatio. Fysikaalisten ja kemiallisten menetelmien yhteistyö voidaan jäljittää myös nestettä lämmitettäessä. Parhaan jäteveden desinfiointitason saavuttamiseksi korkeat lämpötilat yhdistetään tiettyjen aineosien, kuten yksinkertaisen saippuan tai lipeän, lisäämiseen. Monimutkaisemmissa tapauksissa käytetään jo erityisiä desinfiointiaineita, jotka on kehitetty ja testattu laboratorioissa.

Biosenoosien käyttö puhdistukseen

Suhteellisen uusi menetelmä. Jätevesilietteen desinfiointi tapahtuu anaerobisten ja aerobisten bakteerien vaikutuksesta, joita ruokkivat erilaiset biologiset epäpuhtaudet. Erityisten entsyymien avulla voit hajottaa patogeeniset mikro-organismit yksinkertaisiksi kemiallisiksi yhdisteiksi. Tämän jälkeen bakteerit imevät itseensä kaiken löydetyn orgaanisen aineksen. Asiantuntijat kasvattavat keinotekoisesti tällaisten "puhdistusaineiden" kulttuureja luomalla sopivat olosuhteet niiden olemassaololle ja lisääntymiselle. Bakteerien elinympäristö on mahdollisimman lähellä luonnollista. Yleensä tätä menetelmää käytetään viimeisistä, kun vesi on jo käsitelty riittävästi ultraviolettisäteilyllä, kloorauksella, otsonoinnilla tai ultraäänellä.

On yksinkertaisesti mahdotonta valita parasta puhdistusmenetelmää, jota pidettäisiin yleismaailmallisena. Suurimmaksi osaksi kaikki riippuu desinfioidun veden erityisestä tarkoituksesta sekä kemiallisten ja bakteriologisten laboratorioanalyysien tuloksista. Pohjimmiltaan valitaan kaksi tai kolme tehokkainta menetelmää. Mielenkiintoinen vivahde on myös se, että bakteerit ja virukset voivat lopulta mukautua ja tulla immuuniksi tietyille vaikutuksille. Siksi asiantuntijat ottavat säännöllisesti näytteitä jätevedestä ja tarkistavat sen riittävän puhdistuksen patogeenisistä mikro-organismeista.