Waterzuivering

Typische drinkwaterbehandelingsprocessen

Doelstellingen

Het doel van de behandeling is ongewenste bestanddelen in het water te verwijderen en het veilig drinkbaar te maken of geschikt voor een specifiek doel in de industrie of voor medische toepassingen. Er zijn zeer uiteenlopende technieken beschikbaar om verontreinigingen zoals fijne vaste stoffen, micro-organismen en sommige opgeloste anorganische en organische stoffen, of persistente farmaceutische verontreinigende stoffen uit het milieu te verwijderen. De keuze van de methode hangt af van de kwaliteit van het te behandelen water, de kosten van het behandelingsproces en de kwaliteitsnormen die van het behandelde water worden verwacht.

De onderstaande processen zijn de processen die gewoonlijk in waterzuiveringsinstallaties worden gebruikt. Afhankelijk van de schaal van de installatie en de kwaliteit van het ruwe (bron)water kan het zijn dat sommige of de meeste niet worden gebruikt.

Voorbehandeling

1. Pompen en insluiten – Het merendeel van het water moet uit de bron worden gepompt of in leidingen of opslagtanks worden geleid. Om te voorkomen dat verontreinigende stoffen aan het water worden toegevoegd, moet deze fysieke infrastructuur worden gemaakt van geschikte materialen en zo worden geconstrueerd dat accidentele verontreiniging niet optreedt.
2. Zuivering (zie ook zeeffilter) – De eerste stap bij het zuiveren van oppervlaktewater is het verwijderen van grote brokstukken zoals stokken, bladeren, afval en andere grote deeltjes die de volgende zuiveringsstappen kunnen hinderen. Het meeste diepe grondwater hoeft niet te worden gescreend voordat andere zuiveringsstappen worden ondernomen.
3. Opslaan – Water uit rivieren kan ook worden opgeslagen in oeverreservoirs voor perioden van enkele dagen tot vele maanden om de natuurlijke biologische zuivering te laten plaatsvinden. Dit is vooral van belang als de zuivering plaatsvindt met behulp van langzame zandfilters. Opslagreservoirs vormen ook een buffer tegen korte perioden van droogte of om de watervoorziening op peil te houden tijdens tijdelijke verontreinigingsincidenten in de bronrivier.
4. Voorchlorering – In veel installaties werd het binnenkomende water gechloreerd om de groei van aangroeiorganismen op de pijpleidingen en tanks tot een minimum te beperken. Vanwege de mogelijke nadelige gevolgen voor de kwaliteit (zie chloor hieronder) is dit grotendeels stopgezet.

pH aanpassing

Puur water heeft een pH dicht bij 7 (noch alkalisch, noch zuur). Zeewater kan pH-waarden hebben die variëren van 7,5 tot 8,4 (matig alkalisch). Zoet water kan sterk uiteenlopende pH-waarden hebben, afhankelijk van de geologie van het afwateringsgebied of de aquifer en de invloed van de inbreng van verontreinigende stoffen (zure regen). Als het water zuur is (lager dan 7), kan kalk, natriumcarbonaat of natriumhydroxide worden toegevoegd om de pH tijdens het waterzuiveringsproces te verhogen. Toevoeging van kalk verhoogt de calciumionenconcentratie, waardoor de hardheid van het water toeneemt. Voor zeer zuur water kunnen ontgassers met geforceerde trek een doeltreffende manier zijn om de pH te verhogen, door opgelost kooldioxide uit het water te verwijderen. Door het water alkalisch te maken kunnen coagulatie- en flocculatieprocessen doeltreffend werken en wordt ook het risico op het oplossen van lood uit loden leidingen en uit loodsoldeer in pijpfittingen tot een minimum beperkt. Voldoende alkaliteit vermindert ook de corrosiviteit van het water op ijzeren leidingen. Aan alkalisch water kan in bepaalde omstandigheden zuur (koolzuur, zoutzuur of zwavelzuur) worden toegevoegd om de pH te verlagen. Alkalisch water (boven pH 7,0) betekent niet noodzakelijk dat lood of koper uit het leidingsysteem niet in het water zal oplossen. Het vermogen van water om calciumcarbonaat neer te slaan om metaaloppervlakken te beschermen en de waarschijnlijkheid te verminderen dat toxische metalen in het water worden opgelost, is een functie van pH, mineraalgehalte, temperatuur, alkaliteit en calciumconcentratie.

Coagulatie en flocculatie

Eén van de eerste stappen in de meeste conventionele waterzuiveringsprocessen is de toevoeging van chemicaliën om te helpen bij de verwijdering van deeltjes die in het water zweven. Deeltjes kunnen anorganisch zijn, zoals klei en slib, of organisch, zoals algen, bacteriën, virussen, protozoa en natuurlijk organisch materiaal. Anorganische en organische deeltjes dragen bij tot de troebelheid en de kleur van het water.

De toevoeging van anorganische coagulanten zoals aluminiumsulfaat (of aluin) of ijzer(III)zouten zoals ijzer(III)chloride veroorzaken verschillende gelijktijdige chemische en fysische interacties op en tussen de deeltjes. Binnen enkele seconden worden negatieve ladingen op de deeltjes geneutraliseerd door anorganische coagulanten. Eveneens binnen enkele seconden beginnen zich metaalhydroxideprecipitaten van de ijzer- en aluminiumionen te vormen. Deze precipitaten verenigen zich tot grotere deeltjes door natuurlijke processen zoals Brownse beweging en door geïnduceerde menging die soms flocculatie wordt genoemd. Amorfe metaalhydroxiden staan bekend als “floc”. Grote, amorfe aluminium- en ijzer(III)hydroxiden adsorberen en verstrikken deeltjes in suspensie en vergemakkelijken de verwijdering van deeltjes door daaropvolgende processen van sedimentatie en filtratie.:8.2-8.3

Aluminiumhydroxiden worden gevormd binnen een vrij smal pH-bereik, typisch: 5.5 tot ongeveer 7.7. IJzer (III) hydroxiden kunnen over een groter pH-bereik vormen met inbegrip van pH-niveaus lager dan voor aluin effectief zijn, typisch: 5,0 tot 8,5.:679

In de literatuur is er veel discussie en verwarring over het gebruik van de termen coagulatie en flocculatie: Waar houdt coagulatie op en begint flocculatie? In waterzuiveringsinstallaties is er gewoonlijk een hoogenergetisch, snel mengproces (detentietijd in seconden) waarbij de coagulerende chemicaliën worden toegevoegd, gevolgd door flocculatiebekkens (detentietijden variëren van 15 tot 45 minuten) waar een lage energie-input grote schoepen of andere zachte menginrichtingen laat draaien om de vorming van vlok te bevorderen. In feite zijn de coagulatie- en flocculatieprocessen aan de gang zodra de metaalzoutcoagulanten zijn toegevoegd.:74-5

Organische polymeren werden in de jaren zestig ontwikkeld als hulpmiddelen voor coagulanten en, in sommige gevallen, als vervangers voor de anorganische metaalzoutcoagulanten. Synthetische organische polymeren zijn verbindingen met een hoog moleculair gewicht die negatieve, positieve of neutrale ladingen dragen. Wanneer organische polymeren aan water met deeltjes worden toegevoegd, adsorberen de verbindingen met een hoog molecuulgewicht aan de deeltjesoppervlakken en door brugvorming tussen de deeltjes smelten ze samen met andere deeltjes om vlokken te vormen. PolyDADMAC is een populair kationisch (positief geladen) organisch polymeer dat in waterzuiveringsinstallaties wordt gebruikt.:667-8

Sedimentatie

Water dat het flocculatiebekken verlaat, kan in het sedimentatiebekken terechtkomen, ook wel klaringsbekken of bezinkbekken genoemd. Het is een grote tank met lage watersnelheden, zodat het vloksel zich op de bodem kan afzetten. Het bezinkingsbekken wordt het best dicht bij het flocculatiebekken geplaatst, zodat de overgang tussen de twee processen geen bezinking of opbraak van vlokken toelaat. Sedimentatiebekkens kunnen rechthoekig zijn, waarbij het water van eind tot eind stroomt, of cirkelvormig, waarbij het water van het midden naar buiten stroomt. De uitstroom van sedimentatiebekkens vindt gewoonlijk plaats via een stuw, zodat slechts een dunne bovenlaag van het water, die het verst van het slib verwijderd is, uitstroomt.

In 1904 toonde Allen Hazen aan dat de doelmatigheid van een sedimentatieproces een functie is van de bezinksnelheid van de deeltjes, het debiet door de tank en het oppervlak van de tank. Sedimentatietanks worden gewoonlijk ontworpen binnen een bereik van overloopsnelheden van 0,5 tot 1,0 gallons per minuut per vierkante voet (of 1,25 tot 2,5 liter per vierkante meter per uur). In het algemeen is de efficiëntie van een sedimentatiebekken geen functie van de tijd die het bekken in beslag neemt of van de diepte van het bekken. De diepte van het bekken moet echter voldoende zijn om te voorkomen dat waterstromingen het slib verstoren en de interactie tussen bezonken deeltjes wordt bevorderd. Naarmate de deeltjesconcentraties in het bezonken water toenemen in de buurt van het sliboppervlak op de bodem van de tank, kunnen de bezinksnelheden toenemen als gevolg van botsingen en agglomeratie van deeltjes. Typische bezinkingstijden variëren van 1,5 tot 4 uur en bekkendieptes variëren van 3 tot 4,5 meter.:9.39-9.40:790-1:140-2, 171

Geclineerde vlakke platen of buizen kunnen aan traditionele bezinkingsbekkens worden toegevoegd om de deeltjesverwijdering te verbeteren. De hellende platen en de buizen verhogen drastisch de oppervlakte beschikbaar voor deeltjes om in overeenstemming met de originele theorie van Hazen worden verwijderd. Het grondoppervlak van een bezinkingsbekken met schuine platen of buizen kan veel kleiner zijn dan dat van een conventioneel bezinkingsbekken.

Slibopslag en -verwijdering

Als deeltjes naar de bodem van een bezinkingsbekken zakken, vormt zich op de bodem van de tank een sliblaag die moet worden verwijderd en behandeld. De hoeveelheid slib die ontstaat is aanzienlijk, vaak 3 tot 5 procent van het totale volume van het te behandelen water. De kosten voor de behandeling en de afvoer van het slib kunnen van invloed zijn op de exploitatiekosten van een waterzuiveringsinstallatie. Het bezinkingsbekken kan worden uitgerust met mechanische reinigingsmiddelen die de bodem continu reinigen, of het bekken kan periodiek buiten bedrijf worden gesteld en handmatig worden gereinigd.

Floc blanket clarifiers

Een subcategorie van sedimentatie is de verwijdering van deeltjes door insluiting in een laag gesuspendeerd vlok terwijl het water omhoog wordt gestuwd. Het grote voordeel van floc blanket clarifiers is dat zij een kleinere voetafdruk innemen dan conventionele sedimentatie. Nadelen zijn dat de deeltjesverwijderingsefficiency zeer variabel kan zijn afhankelijk van veranderingen in influentwaterkwaliteit en influentwaterdebiet.:835-6

Oplossing met lucht

Wanneer te verwijderen deeltjes niet gemakkelijk uit de oplossing bezinken, wordt vaak dissolved air flotation (DAF) gebruikt. Na coagulatie- en flocculatieprocessen stroomt het water naar DAF-tanks waar luchtdiffusors op de tankbodem fijne belletjes creëren die zich aan vlokken hechten, waardoor een drijvende massa van geconcentreerde vlokken ontstaat. De drijvende vlokdeken wordt van het oppervlak verwijderd en het gezuiverde water wordt aan de bodem van de DAF-tank onttrokken.Watervoorzieningen die bijzonder kwetsbaar zijn voor eencellige algenbloei en voorzieningen met een lage troebelheid en een hoge kleur maken vaak gebruik van DAF.:9.46

Filtratie

Nadat het meeste vlok is afgescheiden, wordt het water als laatste stap gefilterd om de resterende zwevende deeltjes en niet-bezonken vlok te verwijderen.

Snelzandfilters

Afbeelding van een typisch snelzandfilter

Het meest voorkomende type filter is een snelzandfilter. Het water stroomt verticaal door zand dat vaak een laag actieve kool of antracietkool boven het zand heeft. De bovenste laag verwijdert organische verbindingen, die bijdragen tot smaak en geur. De ruimte tussen zanddeeltjes is groter dan de kleinste zwevende deeltjes, zodat eenvoudige filtratie niet voldoende is. De meeste deeltjes passeren de oppervlaktelagen, maar worden gevangen in poriënruimten of hechten zich aan zanddeeltjes. Effectieve filtratie strekt zich uit tot in de diepte van het filter. Deze eigenschap van het filter is essentieel voor de werking: als de bovenste zandlaag alle deeltjes zou tegenhouden, zou het filter snel verstoppen.

Om het filter te reinigen, wordt water snel omhoog door het filter geleid, tegen de normale richting in (backflushing of terugspoelen genoemd) om vastzittende of ongewenste deeltjes te verwijderen. Voorafgaand aan deze stap kan perslucht door de bodem van het filter worden geblazen om de samengeperste filtermedia te breken en zo het terugspoelproces te bevorderen; dit wordt luchtschuren genoemd. Dit verontreinigde water kan worden verwijderd, samen met het slib uit het bezinkingsbekken, of het kan worden gerecycleerd door het te vermengen met het ruwe water dat de installatie binnenkomt, hoewel dit vaak als een slechte praktijk wordt beschouwd omdat hierdoor opnieuw een verhoogde concentratie bacteriën in het ruwe water wordt gebracht.

Sommige waterbehandelingsinstallaties maken gebruik van drukfilters. Deze werken volgens hetzelfde principe als snelle zwaartekrachtfilters, met dit verschil dat het filtermedium is ingesloten in een stalen vat en het water er onder druk doorheen wordt geperst.

Voordelen:

• Filtert veel kleinere deeltjes uit dan papier- en zandfilters kunnen.
• Filters uit vrijwel alle deeltjes groter dan hun opgegeven poriegrootte.
• Ze zijn vrij dun en dus vloeistoffen stromen door hen vrij snel.
• Ze zijn redelijk sterk en dus kan weerstaan drukverschillen over hen van meestal 2-5 atmosfeer.
• Ze kunnen worden schoongemaakt (teruggespoeld) en hergebruikt.

Langzame zandfilters

Langzame “kunstmatige” filtratie (een variant van oeverfiltratie) in de grond bij de waterzuiveringsinstallatie Káraný, Tsjechische Republiek

Een profiel van lagen grind, zand en fijn zand dat wordt gebruikt in een installatie voor langzame zandfiltratie.

Lage zandfilters kunnen worden gebruikt wanneer er voldoende land en ruimte is, aangezien het water zeer langzaam door de filters stroomt. Deze filters berusten voor hun werking op biologische zuiveringsprocessen en niet op fysische filtratie. Ze worden zorgvuldig opgebouwd uit lagen zand, met het grofste zand, samen met wat grind, op de bodem en het fijnste zand op de top. Via afvoerkanalen onderaan wordt het behandelde water afgevoerd voor desinfectie. Filtratie is afhankelijk van de ontwikkeling van een dunne biologische laag, de zogenaamde zoogleerlaag of Schmutzdecke, op het oppervlak van het filter. Een doeltreffende langzame zandfilter kan vele weken of zelfs maanden in bedrijf blijven, als de voorbehandeling goed is ontworpen, en levert water op met een zeer laag gehalte aan beschikbare voedingsstoffen, wat met fysische behandelingsmethoden zelden wordt bereikt. Een zeer laag nutriëntengehalte maakt het mogelijk water veilig door distributiesystemen te sturen met een zeer laag gehalte aan desinfecteermiddelen, waardoor de irritatie van de consument over te hoge gehaltes chloor en chloornevenproducten wordt verminderd. Langzame zandfilters worden niet teruggespoeld; ze worden in stand gehouden door de bovenste laag zand af te schrapen wanneer de doorstroming uiteindelijk wordt belemmerd door biologische groei.

Een specifieke “grootschalige” vorm van langzame zandfilters is het proces van oeverfiltratie, waarbij natuurlijke sedimenten in een rivieroever worden gebruikt om een eerste fase van filtratie van verontreinigende stoffen te bieden. Hoewel het doorgaans niet schoon genoeg is om direct als drinkwater te worden gebruikt, is het water uit de bijbehorende onttrekkingsputten veel minder problematisch dan rivierwater dat rechtstreeks uit de rivier wordt gehaald.

Membraanfiltratie

Membraanfilters worden op grote schaal gebruikt voor het filteren van zowel drinkwater als rioolwater. Voor drinkwater kunnen membraanfilters vrijwel alle deeltjes groter dan 0,2 μm verwijderen – inclusief giardia en cryptosporidium. Membraanfilters zijn een doeltreffende vorm van tertiaire zuivering wanneer men het water wil hergebruiken voor de industrie, voor beperkte huishoudelijke doeleinden, of alvorens het water te lozen in een rivier die door steden verder stroomafwaarts wordt gebruikt. Ze worden op grote schaal gebruikt in de industrie, met name voor de bereiding van dranken (met inbegrip van gebotteld water). Geen enkele filtratie kan echter stoffen verwijderen die werkelijk in het water zijn opgelost, zoals fosfaten, nitraten en ionen van zware metalen.

Verwijdering van ionen en andere opgeloste stoffen

Ultrafiltratiemembranen maken gebruik van polymeermembranen met chemisch gevormde microscopische poriën die kunnen worden gebruikt om opgeloste stoffen uit te filtreren, waarbij het gebruik van coagulanten wordt vermeden. Het type membraanmedium bepaalt hoeveel druk nodig is om het water erdoor te drijven en welke grootte van micro-organismen kan worden uitgefilterd.

Ion-uitwisseling: Ionenuitwisselingssystemen maken gebruik van ionenuitwisselingsharsen of met zeolieten gevulde kolommen om ongewenste ionen te vervangen. Het meest voorkomende geval is waterontharding, waarbij Ca2+- en Mg2+-ionen worden verwijderd en vervangen door goedaardige (zeepvriendelijke) Na+- of K+-ionen. Ionenwisselaarharsen worden ook gebruikt om toxische ionen zoals nitriet, lood, kwik, arseen en vele andere te verwijderen.

Precipitatieve ontharding::13.12-13.58 Water dat rijk is aan hardheid (calcium- en magnesiumionen) wordt behandeld met kalk (calciumoxide) en/of natriumcarbonaat (natriumcarbonaat) om calciumcarbonaat uit de oplossing neer te slaan door gebruik te maken van het gemeenschappelijke-ioneneffect.

Elektrodeïonisatie: Water wordt tussen een positieve elektrode en een negatieve elektrode geleid. Ionenuitwisselingsmembranen laten alleen positieve ionen van het behandelde water naar de negatieve elektrode migreren en alleen negatieve ionen naar de positieve elektrode. Er wordt continu zeer zuiver gedeïoniseerd water geproduceerd, vergelijkbaar met ionenuitwisselingsbehandeling. Volledige verwijdering van ionen uit water is mogelijk als aan de juiste voorwaarden wordt voldaan. Het water wordt gewoonlijk voorbehandeld met een omgekeerde osmose-eenheid om niet-ionische organische verontreinigingen te verwijderen, en met gasoverdrachtsmembranen om kooldioxide te verwijderen. Een waterterugwinning van 99% is mogelijk als de concentraatstroom aan de RO-inlaat wordt toegevoerd.

Desinfectie

Pompen die worden gebruikt om in een waterzuiveringsinstallatie de vereiste hoeveelheden chemicaliën aan het heldere water toe te voegen voordat het wordt gedistribueerd. Van links naar rechts: natriumhypochloriet voor desinfectie, zinkorthofosfaat als corrosieremmer, natriumhydroxide voor pH-aanpassing, en fluoride ter voorkoming van tandbederf.

Desinfectie wordt zowel bereikt door schadelijke micro-organismen eruit te filteren als door desinfecterende chemicaliën toe te voegen. Het water wordt gedesinfecteerd om alle ziekteverwekkers te doden die door de filters komen en om een restdosis desinfectiemiddel toe te dienen om potentieel schadelijke micro-organismen in de opslag- en distributiesystemen te doden of te inactiveren. Mogelijke ziekteverwekkers zijn virussen, bacteriën, waaronder Salmonella, Cholera, Campylobacter en Shigella, en protozoa, waaronder Giardia lamblia en andere cryptosporidia. Na het inbrengen van een chemisch desinfectiemiddel wordt het water gewoonlijk tijdelijk opgeslagen – vaak contacttank of heldere put genoemd – om de desinfecterende werking te laten voltooien.

Chlorinedesinfectie

Bij de meest gebruikte desinfectiemethode wordt gebruik gemaakt van een of andere vorm van chloor of verbindingen daarvan, zoals chlooramine of chloordioxide. Chloor is een sterk oxidatiemiddel dat snel vele schadelijke micro-organismen doodt. Omdat chloor een giftig gas is, bestaat bij het gebruik ervan het gevaar dat het vrijkomt. Dit probleem wordt vermeden door het gebruik van natriumhypochloriet, een relatief goedkope oplossing die wordt gebruikt in huishoudbleekmiddel dat vrij chloor afgeeft wanneer het in water wordt opgelost. Chlooroplossingen kunnen ter plaatse worden gegenereerd door gewone zoutoplossingen te elektrolyseren. Een vaste vorm, calciumhypochloriet, geeft chloor vrij bij contact met water. Het hanteren van de vaste stof vereist echter meer routinematig menselijk contact door het openen van zakken en het gieten dan het gebruik van gascilinders of bleekwater, dat gemakkelijker kan worden geautomatiseerd. Het aanmaken van vloeibaar natriumhypochloriet is goedkoop en ook veiliger dan het gebruik van gas of vast chloor. Chloorgehalten tot 4 milligram per liter (4 delen per miljoen) worden als veilig beschouwd in drinkwater.

Alle vormen van chloor worden op grote schaal gebruikt, ondanks hun respectieve nadelen. Een van de nadelen is dat chloor uit welke bron dan ook reageert met natuurlijke organische verbindingen in het water, waarbij mogelijk schadelijke chemische bijproducten worden gevormd. Deze bijproducten, trihalomethanen (THM’s) en haloazijnzuren (HAA’s), zijn beide in grote hoeveelheden kankerverwekkend en worden gereguleerd door het United States Environmental Protection Agency (EPA) en de Drinking Water Inspectorate in het VK. De vorming van THM’s en haloazijnzuren kan tot een minimum worden beperkt door vóór de toevoeging van chloor zoveel mogelijk organische stoffen uit het water te verwijderen. Hoewel chloor doeltreffend is bij het doden van bacteriën, is het slechts in beperkte mate werkzaam tegen ziekteverwekkende protozoa die in het water cysten vormen, zoals Giardia lamblia en Cryptosporidium.

Chloordioxide-ontsmetting

Chloordioxide is een sneller werkend ontsmettingsmiddel dan elementair chloor. Het wordt betrekkelijk zelden gebruikt omdat het in sommige omstandigheden buitensporige hoeveelheden chloriet kan doen ontstaan, een bijproduct dat in de Verenigde Staten aan lage toegestane niveaus is gebonden. Chloordioxide kan als waterige oplossing worden geleverd en aan water worden toegevoegd om problemen bij het hanteren van gas te voorkomen; ophopingen van chloordioxidegas kunnen spontaan detoneren.

Chloraminering

Het gebruik van chloramine als ontsmettingsmiddel wordt steeds gebruikelijker. Hoewel chloramine niet zo’n sterk oxidatiemiddel is, zorgt het voor een langduriger residu dan vrij chloor, omdat het redoxpotentiaal in vergelijking met vrij chloor lager is. Het vormt ook niet snel THM’s of haloazijnzuren (desinfectiebijproducten).

Het is mogelijk om chloor om te zetten in chloramine door ammoniak aan het water toe te voegen nadat chloor is toegevoegd. Het chloor en de ammoniak reageren tot chloramine. Bij waterdistributiesystemen die met chlooraminen worden gedesinfecteerd, kan nitrificatie optreden, aangezien ammoniak een voedingsstof is voor de groei van bacteriën, waarbij als bijproduct nitraten ontstaan.

Ozon-desinfectie

Ozon is een instabiele molecule die gemakkelijk één zuurstofatoom afgeeft, waardoor een krachtig oxidatiemiddel ontstaat dat giftig is voor de meeste in het water voorkomende organismen. Het is een zeer sterk ontsmettingsmiddel met een breed spectrum dat op grote schaal wordt gebruikt in Europa en in een paar gemeenten in de Verenigde Staten en Canada. Ontsmetting met ozon, of ozonatie, is een doeltreffende methode om schadelijke protozoën die cysten vormen te inactiveren. Het werkt ook goed tegen bijna alle andere ziekteverwekkers. Ozon wordt gemaakt door zuurstof door ultraviolet licht of een “koude” elektrische ontlading te laten gaan. Om ozon als desinfectiemiddel te kunnen gebruiken, moet het ter plaatse worden aangemaakt en door middel van contact met luchtbellen aan het water worden toegevoegd. Enkele voordelen van ozon zijn dat er minder gevaarlijke bijproducten worden geproduceerd en dat er geen smaak- en geurproblemen optreden (in vergelijking met chlorering). Er blijven geen ozonresten achter in het water. Als er geen residuaal ontsmettingsmiddel in het water achterblijft, kan in een distributiesysteem chloor of chlooramine worden toegevoegd om eventuele ziekteverwekkers in de distributieleidingen te verwijderen.

Ozon wordt in drinkwaterinstallaties gebruikt sinds 1906, toen de eerste industriële ozoneringsinstallatie werd gebouwd in Nice, Frankrijk. De U.S. Food and Drug Administration heeft ozon als veilig aanvaard; en het wordt toegepast als anti-microbiologisch middel voor de behandeling, opslag en verwerking van levensmiddelen. Hoewel bij ozonatie minder bijproducten worden gevormd, heeft men echter ontdekt dat ozon met bromide-ionen in water reageert en daarbij concentraties van het vermoedelijk kankerverwekkende bromaat produceert. Bromide kan in voldoende concentraties in zoet water worden aangetroffen om (na ozonering) meer dan 10 deeltjes per miljard (ppb) bromaat te produceren – het maximale verontreinigingsniveau dat door de USEPA is vastgesteld. Ontsmetting met ozon is ook energie-intensief.

Ontsmetting met ultraviolet licht

Ultraviolet licht (UV) is zeer effectief bij het inactiveren van cysten, in water met een lage troebelheid. De desinfecterende werking van UV-licht neemt af naarmate de troebelheid toeneemt, als gevolg van de absorptie, verstrooiing en schaduw veroorzaakt door de vaste stoffen in suspensie. Het grootste nadeel van UV-straling is dat er, net als bij ozonbehandeling, geen residu van een ontsmettingsmiddel in het water achterblijft; daarom is het soms nodig om na het primaire ontsmettingsproces een residu van een ontsmettingsmiddel toe te voegen. Dit wordt vaak gedaan door toevoeging van chlooramines, die hierboven als primair desinfectiemiddel zijn besproken. Wanneer chlooramines op deze wijze worden gebruikt, vormen zij een doeltreffend residu-ontsmettingsmiddel met zeer weinig van de negatieve effecten van chlorering.

Meer dan 2 miljoen mensen in 28 ontwikkelingslanden gebruiken Solar Disinfection voor de dagelijkse behandeling van drinkwater.

Ioniserende straling

Net als UV wordt ioniserende straling (röntgenstralen, gammastralen en elektronenbundels) gebruikt om water te steriliseren.

Brominering en jodinisering

Broom en jodium kunnen ook worden gebruikt als desinfectiemiddel. Chloor in water is echter meer dan driemaal zo doeltreffend als ontsmettingsmiddel tegen Escherichia coli dan een equivalente concentratie broom, en meer dan zesmaal zo doeltreffend als een equivalente concentratie jodium. Jodium wordt vaak gebruikt voor draagbare waterzuivering, en broom is gebruikelijk als ontsmettingsmiddel voor zwembaden.

Draagbare waterzuivering

Draagbare waterzuiveringsapparaten en -methoden zijn beschikbaar voor desinfectie en behandeling in noodgevallen of op afgelegen plaatsen. Desinfectie is het primaire doel, aangezien esthetische overwegingen zoals smaak, geur, uiterlijk en sporen van chemische verontreiniging geen invloed hebben op de veiligheid van drinkwater op korte termijn.

Aanvullende behandelingsopties

1. Fluoridering van water: in veel gebieden wordt fluoride aan water toegevoegd met het doel tandbederf te voorkomen. Fluoride wordt meestal toegevoegd na het desinfectieproces. In de V.S. wordt fluoridering gewoonlijk verwezenlijkt door de toevoeging van hexafluorosiliciumzuur, dat in water ontbindt, waarbij fluoride-ionen ontstaan.
2. Water conditionering: Dit is een methode om de effecten van hard water te verminderen. In verwarmd water kunnen hardheidszouten neerslaan doordat door de afbraak van bicarbonaationen carbonaationen ontstaan die uit de oplossing neerslaan. Water met hoge concentraties hardheidszouten kan worden behandeld met natriumcarbonaat, dat de overtollige zouten door het common-ion effect doet neerslaan, waardoor calciumcarbonaat van zeer hoge zuiverheid ontstaat. Het neergeslagen calciumcarbonaat wordt traditioneel verkocht aan de fabrikanten van tandpasta. Verscheidene andere methoden van industriële en residentiële waterbehandeling worden beweerd (zonder algemene wetenschappelijke aanvaarding) om het gebruik van magnetische en/of elektrische velden te omvatten die de gevolgen van hard water verminderen.
3. Vermindering van loodzucht: In gebieden met van nature zuur water met een laag geleidingsvermogen (d.w.z. oppervlakkige regenval in hooggebergte van stollingsgesteenten) kan het water in staat zijn lood op te lossen uit eventuele loden leidingen waarin het wordt vervoerd. De toevoeging van kleine hoeveelheden fosfaation en het enigszins verhogen van de pH helpen beide bij het sterk verminderen van het loodgehalte door het creëren van onoplosbare loodzouten aan de binnenzijde van de pijpen.
4. Radiumverwijdering: Sommige grondwaterbronnen bevatten radium, een radioactief chemisch element. Typische bronnen zijn veel grondwaterbronnen ten noorden van de Illinois River in Illinois, Verenigde Staten van Amerika. Radium kan worden verwijderd door ionenuitwisseling, of door waterbehandeling. De terugspoeling of het slib dat daarbij ontstaat is echter laag radioactief afval.
5. Fluorideverwijdering: Hoewel in veel gebieden fluoride aan het water wordt toegevoegd, komen in sommige gebieden in de wereld te hoge concentraties natuurlijke fluoride in het bronwater voor. Te hoge concentraties kunnen giftig zijn of ongewenste cosmetische effecten hebben, zoals vlekken op de tanden. Methoden om het fluoridegehalte te verlagen zijn behandeling met geactiveerd aluminiumoxide en beenderkool filtermedia.