Az ivóvíz kezelése, mikor mit iszunk.

Ironikus, hogy a világ számos területén kritikus ivóvízhiány tapasztalható azon a bolygón, amelynek felszínét 3/4-e borítja vízzel. A víz nagy része természetesen tengervíz, amely emberi fogyasztásra túl sós. A megmaradt kevés „friss” ivóvíz közül a legtöbb sarki jégsapkákba szorul, ahol a világ lakossága számára nehéz kiaknázni.
A hozzáférhető ivóvíz természetes utánpótlásának nagy része a növekvő világ népességének stresszével szembesül, ami megnöveli e természeti erőforrások iránti alapvető keresletet, miközben a biológiai és ipari szennyezés révén tovább csökkenti a kínálatot.
A fejlődő nemzetek nagyobb népességi központjai, amelyekben nincsenek megalapozott hulladékkezelési vagy víztisztítási infrastruktúrák, gyakran a vízi eredetű betegség járványaitól szenvednek. Ezeken a területeken a nyers szennyvíz gyakran közvetlenül szennyezi az iváshoz, mosáshoz és főzéshez használt folyókat és patakokat. Más esetekben az ellenőrizetlen iparosítás vízszennyeződéshez vezet a nem megfelelően elhelyezett vegyi és nukleáris hulladékok révén.

Jó hír erről a problémáról az, hogy az egyének átvehetik a saját vízminőségük irányítását, és szinte minden biológiai és kémiai szennyező anyaggal kezelhetik a vizüket. Ezek a technológiák olyan "esztétikai" szennyeződéseket is kezelnek, amelyek miatt az ivóvíz kellemetlen ízű, színű és szagú.

Meg kell jegyezni, hogy az egyes technológiákat alkalmazó termékek között különböző szintű teljesítmény érhető el. Ha egy terméket egy egészségügyi szennyező anyag kezelésére kell használni, fontos, hogy az adott terméket sikeresen teszteljék az adott szennyező anyag csökkentésére. Az alábbiakban röviden leírjuk a főbb technológiákat és azokat, amelyek kezelésére általában használják őket.


Aktív szén (szemcsés és szilárd tömb)

A szemcsés aktív szén egy jól bevált technológia az esztétikai szennyeződések széles körének csökkentésére, és meglehetősen hatékony egyes egészségügyi szennyeződések, például illékony szerves vegyületek (benzol, triklór-etilén és más "ásványolaj" alapú szennyezők) csökkentésében.
Molekuláris felépítése miatt az aktív szén jól felszívódhat, vagyis sok szerves molekulát képes befogadni vagy összegyűjteni a felszínén. A szemcsés aktívszén-szűrők általában olcsók, és a karbantartás évente hat-tizenkét patron cseréjét jelenti, a nyers víz és a szűrőközeg minőségétől függően.
Speciálisan tervezett szilárd tömb és előkevonatú aktív szén szűrők is rendelkezésre állnak, amelyek hatékonyan csökkentik a nehézfémeket, például az ólmot és a higanyt. A 0,2 mikronnál kisebb pórusméretű szilárd tömbszűrők gyakran hatékonyak a biológiai szennyeződésekkel szemben is.



Fertőtlenítő technológiák 

A fertőtlenítési technológiák elpusztítják vagy kiszűrik a vízellátásban jelenlévő biológiai szennyeződéseket. A klórozás, a mikrofiltrálás, az ózon és az ultraibolya fény az ivóvíz fertőtlenítésére használt négy fő technológia.


Klórozás

A klórozás a kémiai klór koncentrációját adja a vízellátáshoz, ahol ennek a vegyi anyagnak az oxidáló képessége "felégeti" a vízben található szerves szennyeződéseket. A klór hatékonyan képes kezelni a biológiai kórokozókat, például a coliform baktériumokat és a legionellákat . A klórozás szervesen kapcsolódó íz-, szín- és szagproblémákat is kezel.
A klórt általában közvetlenül egy kútba vagy egy retenciós tartályba vezetik, ahol a koncentráció és az érintkezési idő szabályozható. A klórozás hatékony olyan kórokozók kezelésében, mint a coliform baktériumok és a legionella.


Mikroszűrés

A mikroszűrés 0,2 mikronnál kisebb pórusméretű szűrőközeget használ, hogy fizikailag megakadályozza a biológiai szennyeződés áthaladását. A mikroszűrés biztosításához általában kerámiát és szilárd tömbszenet használnak. A kerámia szűrőknek az az előnye, hogy gyakran tisztíthatók és újra felhasználhatók, mielőtt elveszítenék a hatékonyságukat.
A széndioxid-blokkokat általában minden használat után meg kell semmisíteni. Ez a közeg azonban további kezelést biztosít számos más egészségügyi és esztétikai szennyeződés számára (lásd az aktív szénről szóló részt). A mikroszűrés hatékony a biológiai szennyeződések teljes körének kezelésére, beleértve a kemény héjú cisztákat, mint például a Cryptosporidium.


Ózon

Az ózonkezelést általában nagyüzemi kereskedelmi és ipari alkalmazásokban alkalmazták, azonban az utóbbi időben nőtt az egyetlen otthoni vagy üzleti alkalmazásra tervezett ózonegységek száma.
Az ózonkezelés a szerves szennyeződéseket ugyanúgy oxidálja, mint a klór. Az ózongenerátor a levegőben található oxigént O3-vá vagy ózonná alakítja. A klórozáshoz hasonlóan a fertőtlenítéshez elengedhetetlen a megfelelő koncentráció és az érintkezési idő. Az ózon ennek eléréséhez általában retenciós tartály használatát igényli, és részleges kezelésre használható a medencékben.


Anion és kationcsere

Az anioncsere és a kationcsere a kémiai ioncserélő eljárással kicseréli az anionokat és kationokat egy "gyanta" ágyon a kationok és a szennyező anyag anionjai ellen, amelyeket el kell távolítani a vízből. Például kationcserében a keménységű ásványi anyagok, például a kalcium kationját két nátriumkationra cserélik, hatékonyan eltávolítva a kalcium nagy részét és megpuhítva a vizet.
A gyantán lévő anionok vagy kationok végül kimerülnek, és helyükre az eltávolított szennyeződés anionjai vagy kationjai kerülnek. Amikor ez bekövetkezik, az ágyat vissza kell mosni az alapkation vagy anion tömény oldatával, amely feltölti az ágyat és öblíti a felépült szennyező anyagot.
Az anioncsere tipikusan klorid- vagy hidroxid-anionokat használ, és felhasználható higany, nitrátok, arzén és különféle festőanyagok kezelésére. A kationcsere jellemzően nátrium- vagy kálium-kloridot használ, és kezelheti az ólom és a rádium egyes formáit is. Az ivóvíz lágyítására is gyakran használják.



Ultraibolya fény (UV)

Az ultraibolya fény az idők kezdete óta kezeli a vizet a természetes napfény hatására. A modern ultraibolya kezelési egységek UV-izzót használnak tiszta kvarc vagy plexi házban, amely körül a tisztítatlan ivóvíz áramlik. Az UV fény elpusztítja a kórokozók, például a coliform baktériumok és a legionella genetikai anyagát , amely hatékonyan semlegesíti őket, megakadályozva a szaporodást. Az UV nem hatékony olyan kemény héjú ciszták kezelésében, mint a Cryptosporidium (A fertőzés a legyengült immunrendszerű embereknél különösen veszélyes, és akár halálos következményei is lehetnek).



Lepárlás

A desztilláció kiváló minőségű, kezelt vizet eredményez a nyers víz melegítésével, amíg gőzzé nem válik. A gőz kondenzációs tekercsen keresztül halad, ahol lehűtik és külön szakaszban visszafolyássá kondenzálják. Jellemzően a víz gőzzé alakításakor jelenlévő szennyeződések a kazánszakaszban maradnak, a második szakaszban lévő kondenzvíz lényegében mentes a szennyeződésektől. A desztilláló egység karbantartása általában magában foglalja a berendezés kazán oldalán lévő felgyülemlett szennyeződések tisztítását. A desztilláció általában magas fokú hatékonyságot nyújt az egészségszennyezők széles skálájával szemben.
A desztilláció általában nem hatékony olyan szennyezők kezelésében, mint a benzol és a radon, amelyek káros gőzöket bocsátanak ki, amelyek a gőzzel együtt a rendszeren keresztül mozoghatnak. A lepárlás energiaigénye és a viszonylag hosszú előállítási idő jellemzően a ivóvíz-alkalmazásokra korlátozza az otthoni és kereskedelmi piacokon.



Fordított ozmózis

A reverz ozmózis (RO) egy olyan általános kezelési technológia, amely kiváló minőségű vizet állít elő. Az eljárás úgy működik, hogy a vizet nagy nyomás alatt féligáteresztő membránra kényszerítik, ahol ionkizáródás történik. Az ion kizárásával a vízmolekulák gátat képeznek, amely lehetővé teszi más vízmolekulák áthaladását, miközben kizárja a legtöbb szennyeződést.

A szennyeződések tipikus elutasítási aránya 85% és 95% között mozog, és egy liter erősen kezelt vizet általában 2-4 gallon nyers vízből lehet előállítani, az ivóvíz kezdeti minőségétől függően. A karbantartás magában foglalja az RO membránpatron cseréjét két vagy három évente, a szénszűrő patronokat pedig évente hat-tizenkét alkalommal.

Az RO hatásos az egészségügyi és esztétikai szennyeződések széles körének csökkentésében, bár általában nem használják a biológiai kórokozók csökkentésére. Az RO tartalmaz egy aktív szénszűrőt is, amely további kezelést nyújthat az illékony szerves vegyületek (VOC) számára, amelyeket maga a membrán nem kezel.


Emlékeztetni kell arra, hogy a vízkezelési technológiáknak ez a rövid leírása csak áttekintést kíván nyújtani arról, hogy az egyes technológiák hogyan alkalmazhatók a vízszennyezés problémájának megoldására, javítására.