Oczyszczanie wody

Typowe procesy oczyszczania wody pitnej

Cele

Celem oczyszczania jest usunięcie niepożądanych składników wody i uczynienie jej bezpieczną do picia lub zdatną do określonego celu w przemyśle lub zastosowaniach medycznych. Szeroko zróżnicowane techniki są dostępne w celu usunięcia zanieczyszczeń, takich jak drobne cząstki stałe, mikroorganizmy i niektóre rozpuszczone materiały nieorganiczne i organiczne, lub środowiskowe trwałe zanieczyszczenia farmaceutyczne. Wybór metody będzie zależeć od jakości wody uzdatnianej, kosztów procesu uzdatniania i standardów jakości oczekiwanych od przetworzonej wody.

Poniższe procesy są tymi powszechnie stosowanymi w zakładach oczyszczania wody. Niektóre lub większość może nie być używana w zależności od skali zakładu i jakości wody surowej (źródłowej).

Pretreatment

1. Pumping and containment – Większość wody musi być pompowana ze źródła lub kierowana do rur lub zbiorników. Aby uniknąć dodawania zanieczyszczeń do wody, ta fizyczna infrastruktura musi być wykonana z odpowiednich materiałów i skonstruowana tak, aby nie doszło do przypadkowego skażenia.
2. Screening (patrz również filtr sitowy) – Pierwszym krokiem w oczyszczaniu wody powierzchniowej jest usunięcie dużych zanieczyszczeń, takich jak patyki, liście, śmieci i inne duże cząstki, które mogą zakłócać kolejne etapy oczyszczania. Większość głębokich wód gruntowych nie wymaga przesiewania przed innymi etapami oczyszczania.
3. Przechowywanie – Woda z rzek może być również przechowywana w zbiornikach nadbrzeżnych przez okres od kilku dni do wielu miesięcy, aby umożliwić naturalne oczyszczanie biologiczne. Jest to szczególnie ważne, jeśli oczyszczanie odbywa się za pomocą powolnych filtrów piaskowych. Zbiorniki retencyjne stanowią również bufor przed krótkimi okresami suszy lub pozwalają na utrzymanie dostaw wody podczas przejściowych incydentów zanieczyszczenia w rzece źródłowej.
4. Pre-chlorowanie – W wielu zakładach woda wpływająca była chlorowana w celu zminimalizowania wzrostu organizmów zanieczyszczających rury i zbiorniki. Ze względu na potencjalne negatywne skutki jakościowe (patrz chlor poniżej), zostało to w dużej mierze zaniechane.

pH adjustment

Czysta woda ma pH zbliżone do 7 (ani zasadowe ani kwaśne). Woda morska może mieć wartości pH w zakresie od 7,5 do 8,4 (umiarkowanie zasadowe). Woda słodka może mieć bardzo zróżnicowane wartości pH w zależności od geologii zlewni lub warstwy wodonośnej oraz wpływu zanieczyszczeń (kwaśne deszcze). Jeśli woda jest kwaśna (poniżej 7), można dodać wapna, sody kalcynowanej lub wodorotlenku sodu, aby podnieść pH w procesie oczyszczania wody. Dodatek wapna zwiększa stężenie jonów wapnia, podnosząc tym samym twardość wody. W przypadku wód o wysokiej kwasowości, skutecznym sposobem na podniesienie pH mogą być odgazowywacze z wymuszonym ciągiem, które usuwają z wody rozpuszczony dwutlenek węgla. Zasadowość wody pomaga w efektywnym działaniu procesów koagulacji i flokulacji, a także minimalizuje ryzyko rozpuszczenia ołowiu z rur ołowianych i ołowianego lutu w łącznikach rurowych. Wystarczająca alkaliczność zmniejsza również korozyjność wody w stosunku do rur żelaznych. Kwas (kwas węglowy, kwas solny lub kwas siarkowy) może być dodany do wody alkalicznej w niektórych okolicznościach w celu obniżenia pH. Woda alkaliczna (powyżej pH 7.0) nie musi oznaczać, że ołów lub miedź z instalacji wodociągowej nie zostaną rozpuszczone w wodzie. Zdolność wody do wytrącania węglanu wapnia w celu ochrony powierzchni metalowych i zmniejszenia prawdopodobieństwa rozpuszczenia metali toksycznych w wodzie jest funkcją pH, zawartości minerałów, temperatury, zasadowości i stężenia wapnia.

Koagulacja i flokulacja

Jednym z pierwszych kroków w większości konwencjonalnych procesów oczyszczania wody jest dodanie chemikaliów, aby pomóc w usunięciu cząstek zawieszonych w wodzie. Cząstki mogą być nieorganiczne, takie jak glina i muł lub organiczne, takie jak algi, bakterie, wirusy, pierwotniaki i naturalna materia organiczna. Cząstki nieorganiczne i organiczne przyczyniają się do zmętnienia i koloru wody.

Dodanie nieorganicznych koagulantów takich jak siarczan glinu (lub ałun) lub sole żelaza (III) takie jak chlorek żelaza (III) powodują kilka jednoczesnych interakcji chemicznych i fizycznych na i wśród cząstek. W ciągu kilku sekund, ujemne ładunki na cząstkach są neutralizowane przez nieorganiczne koagulanty. Również w ciągu kilku sekund zaczynają się tworzyć osady wodorotlenku metalu z jonów żelaza i glinu. Osady te łączą się w większe cząstki w ramach naturalnych procesów, takich jak ruch Browna i poprzez indukowane mieszanie, które jest czasami określane jako flokulacja. Amorficzne wodorotlenki metali są znane jako „flok”. Duże, bezpostaciowe wodorotlenki glinu i żelaza (III) adsorbują i oplatają cząstki w zawiesinie i ułatwiają usuwanie cząstek przez kolejne procesy sedymentacji i filtracji.:8.2-8.3

Wodorotlenki glinu tworzą się w dość wąskim zakresie pH, typowo: 5,5 do około 7,7. Wodorotlenki żelaza (III) mogą tworzyć się w większym zakresie pH, w tym na poziomach pH niższych niż są skuteczne dla ałunu, typowo: 5.0 do 8.5.:679

W literaturze, jest wiele debat i zamieszania nad użyciem terminów koagulacja i flokulacja: Gdzie kończy się koagulacja, a zaczyna flokulacja? W zakładach oczyszczania wody, jest zwykle wysoka energia, szybki proces jednostki mieszania (czas zatrzymania w sekundach), w którym koagulant chemiczny jest dodawany, a następnie baseny flokulacji (czasy zatrzymania wahają się od 15 do 45 minut), gdzie niskie nakłady energii obracają duże łopatki lub inne delikatne urządzenia mieszające w celu zwiększenia tworzenia kłaczków. W rzeczywistości, procesy koagulacji i flokulacji są w toku po dodaniu koagulantów soli metali.:74-5

Polimery organiczne zostały opracowane w latach 60-tych jako środki pomocnicze do koagulantów, a w niektórych przypadkach jako zamienniki dla nieorganicznych koagulantów soli metali. Syntetyczne polimery organiczne są związkami o dużej masie cząsteczkowej, które niosą ładunki ujemne, dodatnie lub neutralne. Kiedy polimery organiczne są dodawane do wody z cząstkami stałymi, związki o wysokiej masie cząsteczkowej adsorbują się na powierzchniach cząstek i poprzez mostkowanie międzycząsteczkowe łączą się z innymi cząstkami tworząc kłaczki. PolyDADMAC jest popularnym kationowym (dodatnio naładowanym) polimerem organicznym stosowanym w zakładach oczyszczania wody.:667-8

Sedymentacja

Wody wychodzące z basenu flokulacyjnego mogą wejść do basenu sedymentacyjnego, zwanego również klarownikiem lub osadnikiem. Jest to duży zbiornik z niskimi prędkościami wody, pozwalający na osadzanie się kłaczków na dnie. Zbiornik sedymentacyjny najlepiej jest umieścić w pobliżu zbiornika flokulacyjnego, tak aby przejście pomiędzy tymi dwoma procesami nie pozwalało na osiadanie lub rozbijanie kłaczków. Baseny sedymentacyjne mogą być prostokątne, gdzie woda przepływa od końca do końca, lub okrągłe, gdzie przepływ odbywa się od środka na zewnątrz. Odpływ z basenu sedymentacyjnego jest zwykle przez jaz, więc tylko cienka górna warstwa wody – ta najbardziej oddalona od osadu – wychodzi.

W 1904 roku Allen Hazen wykazał, że wydajność procesu sedymentacji jest funkcją prędkości osadzania cząstek, przepływu przez zbiornik i powierzchni zbiornika. Zbiorniki sedymentacyjne są zazwyczaj projektowane w zakresie szybkości przelewu od 0,5 do 1,0 galonów na minutę na stopę kwadratową (lub 1,25 do 2,5 litrów na metr kwadratowy na godzinę). Ogólnie rzecz biorąc, wydajność zbiornika sedymentacyjnego nie jest funkcją czasu zatrzymania lub głębokości zbiornika. Chociaż głębokość zbiornika musi być wystarczająca, aby prądy wodne nie zakłócały osadu, a interakcje osiadłych cząstek były promowane. Ponieważ stężenie cząstek w wodzie osiadłej wzrasta w pobliżu powierzchni osadu na dnie zbiornika, prędkości osiadania mogą wzrosnąć z powodu zderzeń i aglomeracji cząstek. Typowe czasy zatrzymania dla sedymentacji wahają się od 1,5 do 4 godzin, a głębokości basenu wahają się od 10 do 15 stóp (3 do 4,5 metra).:9.39-9.40:790-1:140-2, 171

Płaskie płyty pochyłe lub rury mogą być dodane do tradycyjnych basenów sedymentacyjnych w celu poprawy wydajności usuwania cząstek. Nachylone płyty i rury drastycznie zwiększają powierzchnię dostępną dla cząstek, które mają być usunięte zgodnie z oryginalną teorią Hazena. Ilość powierzchni gruntu zajętej przez zbiornik sedymentacyjny z pochylonymi płytami lub rurami może być znacznie mniejsza niż konwencjonalny zbiornik sedymentacyjny.

Przechowywanie i usuwanie osadu

Jak cząstki osiadają na dnie zbiornika sedymentacyjnego, na podłodze zbiornika tworzy się warstwa osadu, który musi być usunięty i poddany obróbce. Ilość osadów generowanych jest znaczna, często 3 do 5 procent całkowitej objętości wody do leczenia. Koszt leczenia i usuwania osadu może mieć wpływ na koszty operacyjne stacji uzdatniania wody. Zbiornik sedymentacyjny może być wyposażony w mechaniczne urządzenia czyszczące, które stale czyszczą jego dno, lub zbiornik może być okresowo wycofywany z użycia i czyszczony ręcznie.

Klarafony kocowe

Podkategorią sedymentacji jest usuwanie cząstek stałych przez uwięzienie w warstwie zawieszonego kłaczka, gdy woda jest wypychana w górę. Główną zaletą klarowników kłaczkowych jest to, że zajmują one mniejszą powierzchnię niż konwencjonalna sedymentacja. Wadą jest to, że wydajność usuwania cząstek może być bardzo zmienna w zależności od zmian w jakości wody wpływającej i szybkości przepływu wody wpływającej.:835-6

Flotacja rozpuszczonym powietrzem

Gdy cząstki, które mają być usunięte nie osadzają się łatwo z roztworu, często stosuje się flotację rozpuszczonym powietrzem (DAF). Po procesach koagulacji i flokulacji, woda przepływa do zbiorników DAF, gdzie dyfuzory powietrza na dnie zbiornika tworzą drobne pęcherzyki, które przyczepiają się do kłaczków, tworząc unoszącą się masę skoncentrowanego kłaczku. Pływający kłacz jest usuwany z powierzchni, a oczyszczona woda jest odbierana z dna zbiornika DAF.Dostawy wody, które są szczególnie narażone na zakwity glonów jednokomórkowych i dostawy o niskiej mętności i wysokiej barwie często stosują DAF.:9.46

Filtracja

Po oddzieleniu większości kłaczków, woda jest filtrowana jako etap końcowy w celu usunięcia pozostałych cząstek zawieszonych i nieuspokojonych kłaczków.

Szybkie filtry piaskowe

Widok przekroju typowego szybkiego filtra piaskowego

Najczęstszym typem filtra jest szybki filtr piaskowy. Woda porusza się pionowo przez piasek, który często ma warstwę węgla aktywnego lub węgla antracytowego powyżej piasku. Górna warstwa usuwa związki organiczne, które przyczyniają się do powstawania smaku i zapachu. Przestrzeń pomiędzy cząsteczkami piasku jest większa niż najmniejsze zawieszone cząsteczki, więc zwykła filtracja nie jest wystarczająca. Większość cząstek przechodzi przez warstwy powierzchniowe, ale jest zatrzymywana w przestrzeniach porowych lub przylega do cząstek piasku. Efektywna filtracja rozciąga się w głąb filtra. Ta właściwość filtra jest kluczowa dla jego działania: jeśli górna warstwa piasku miałaby zablokować wszystkie cząsteczki, filtr szybko by się zatkał.

Aby oczyścić filtr, woda jest przepuszczana szybko w górę przez filtr, w kierunku przeciwnym do normalnego kierunku (zwanym płukaniem wstecznym lub płukaniem wstecznym), aby usunąć osadzone lub niepożądane cząsteczki. Przed tym krokiem sprężone powietrze może być wdmuchiwane przez dno filtra w celu rozbicia zagęszczonego materiału filtracyjnego, aby wspomóc proces płukania wstecznego; jest to znane jako płukanie powietrzem. Ta zanieczyszczona woda może być usunięta, wraz z osadem z basenu sedymentacyjnego, lub może być poddana recyklingowi poprzez mieszanie z wodą surową wchodzącą do zakładu, chociaż jest to często uważane za złą praktykę, ponieważ ponownie wprowadza podwyższone stężenie bakterii do wody surowej.

Niektóre zakłady uzdatniania wody stosują filtry ciśnieniowe. Działają one na tej samej zasadzie co szybkie filtry grawitacyjne, różniąc się tym, że medium filtracyjne jest zamknięte w stalowym zbiorniku, a woda jest przez nie przepuszczana pod ciśnieniem.

Zalety:

• Filtruje znacznie mniejsze cząstki niż papier i filtry piaskowe.
• Filtruje praktycznie wszystkie cząstki większe niż określone rozmiary porów.
• Jest dość cienki, więc ciecze przepływają przez niego dość szybko.
• Jest dość mocny, więc może wytrzymać różnice ciśnień wynoszące zwykle 2-5 atmosfer.
• Mogą być czyszczone (płukane wstecznie) i ponownie używane.

Powolne filtry piaskowe

Powolna „sztuczna” filtracja (odmiana filtracji brzegowej) do gruntu w zakładzie oczyszczania wody Káraný, Republika Czeska

Profil warstw żwiru, piasku i drobnego piasku wykorzystywanych w zakładzie powolnego filtra piaskowego.

Powolne filtry piaskowe mogą być stosowane tam, gdzie jest wystarczająco dużo terenu i miejsca, ponieważ woda przepływa przez nie bardzo powoli. Filtry te opierają się raczej na biologicznych procesach oczyszczania niż na fizycznej filtracji. Są one starannie skonstruowane przy użyciu stopniowanych warstw piasku, z najgrubszym piaskiem, wraz z żwirem, na dole i najdrobniejszym piaskiem na górze. Dreny u podstawy odprowadzają oczyszczoną wodę do dezynfekcji. Filtracja zależy od rozwoju cienkiej warstwy biologicznej, zwanej warstwą zooglealną lub Schmutzdecke, na powierzchni filtra. Skuteczny powolny filtr piaskowy może pozostać w użyciu przez wiele tygodni lub nawet miesięcy, jeśli wstępna obróbka jest dobrze zaprojektowana, i produkuje wodę z bardzo niskim poziomem dostępnych składników odżywczych, które fizyczne metody oczyszczania rzadko osiągają. Bardzo niski poziom składników odżywczych pozwala na bezpieczne przesyłanie wody przez systemy dystrybucji z bardzo niskim poziomem środków dezynfekujących, zmniejszając w ten sposób irytację konsumentów z powodu nieprzyjemnego poziomu chloru i produktów ubocznych chloru. Powolne filtry piaskowe nie są poddawane płukaniu wstecznemu; są one utrzymywane poprzez usuwanie górnej warstwy piasku, gdy przepływ jest ostatecznie zablokowany przez wzrost biologiczny.

Szczególną „wielkoskalową” formą powolnego filtra piaskowego jest proces filtracji brzegowej, w którym naturalne osady na brzegu rzeki są wykorzystywane do zapewnienia pierwszego etapu filtracji zanieczyszczeń. Chociaż zazwyczaj nie są one wystarczająco czyste, by używać ich bezpośrednio do wody pitnej, woda uzyskana z powiązanych studni wydobywczych jest znacznie mniej problematyczna niż woda rzeczna pobrana bezpośrednio z rzeki.

Filtracja membranowa

Filtry membranowe są szeroko stosowane do filtrowania zarówno wody pitnej, jak i ścieków. W przypadku wody pitnej, filtry membranowe mogą usunąć praktycznie wszystkie cząsteczki większe niż 0.2 μm – w tym giardia i cryptosporidium. Filtry membranowe są skuteczną formą oczyszczania trzeciorzędowego, gdy pożądane jest ponowne wykorzystanie wody w przemyśle, do ograniczonych celów domowych lub przed odprowadzeniem wody do rzeki, która jest wykorzystywana przez miasta położone dalej. Są one szeroko stosowane w przemyśle, w szczególności do przygotowywania napojów (w tym wody butelkowanej). Jednak żadna filtracja nie może usunąć substancji, które są faktycznie rozpuszczone w wodzie, takich jak fosforany, azotany i jony metali ciężkich.

Usuwanie jonów i innych rozpuszczonych substancji

Membrany ultrafiltracyjne wykorzystują membrany polimerowe z chemicznie uformowanymi mikroskopijnymi porami, które mogą być używane do filtrowania rozpuszczonych substancji, unikając użycia koagulantów. Typ membrany określa jak duże ciśnienie jest potrzebne do przepuszczenia wody i jakie rozmiary mikroorganizmów mogą być odfiltrowane.

Wymiana jonowa: Systemy wymiany jonowej używają kolumn z żywicą jonowymienną lub zeolitem w celu zastąpienia niepożądanych jonów. Najczęstszym przypadkiem jest zmiękczanie wody polegające na usuwaniu jonów Ca2+ i Mg2+ zastępując je łagodnymi (przyjaznymi dla mydła) jonami Na+ lub K+. Żywice jonowymienne są również stosowane do usuwania jonów toksycznych, takich jak azotyny, ołów, rtęć, arsen i wiele innych.

Zmiękczanie strąceniowe::13.12-13.58 Woda bogata w twardość (jony wapnia i magnezu) jest traktowana wapnem (tlenek wapnia) i/lub popiołem sodowym (węglan sodu) w celu wytrącenia węglanu wapnia z roztworu z wykorzystaniem efektu wspólnych jonów.

Elektrodejonizacja: Woda jest przepuszczana pomiędzy elektrodą dodatnią a ujemną. Membrany jonowymienne pozwalają tylko jonom dodatnim migrować z oczyszczanej wody w kierunku elektrody ujemnej i tylko jonom ujemnym w kierunku elektrody dodatniej. Wysokiej czystości woda dejonizowana jest produkowana w sposób ciągły, podobnie jak w przypadku oczyszczania metodą wymiany jonowej. Całkowite usunięcie jonów z wody jest możliwe, jeśli spełnione są odpowiednie warunki. Woda jest zwykle wstępnie oczyszczana za pomocą jednostki odwróconej osmozy, aby usunąć niejonowe zanieczyszczenia organiczne, oraz za pomocą membran przenoszących gazy, aby usunąć dwutlenek węgla. Odzysk wody na poziomie 99% jest możliwy, jeśli strumień koncentratu jest podawany na wlot RO.

Odkażanie

Pompy używane do dodawania wymaganych ilości chemikaliów do czystej wody w zakładzie oczyszczania wody przed jej dystrybucją. Od lewej do prawej: podchloryn sodu do dezynfekcji, ortofosforan cynku jako inhibitor korozji, wodorotlenek sodu do regulacji pH i fluorek do zapobiegania próchnicy zębów.

Dezynfekcja jest osiągana zarówno przez filtrowanie szkodliwych mikroorganizmów, jak i przez dodanie chemikaliów dezynfekujących. Woda jest dezynfekowana w celu zabicia wszelkich patogenów, które przechodzą przez filtry oraz w celu zapewnienia resztkowej dawki środka dezynfekującego do zabicia lub inaktywacji potencjalnie szkodliwych mikroorganizmów w systemach magazynowania i dystrybucji. Możliwe patogeny to wirusy, bakterie, w tym Salmonella, Cholera, Campylobacter i Shigella oraz pierwotniaki, w tym Giardia lamblia i inne cryptosporidia. Po wprowadzeniu jakiegokolwiek chemicznego środka dezynfekującego, woda jest zwykle przechowywana w tymczasowym magazynie – często nazywanym zbiornikiem kontaktowym lub czystą studnią – aby umożliwić zakończenie działania dezynfekującego.

Dezynfekcja chlorem

Najczęstsza metoda dezynfekcji obejmuje jakąś formę chloru lub jego związków, takich jak chloramina lub dwutlenek chloru. Chlor jest silnym utleniaczem, który szybko zabija wiele szkodliwych mikroorganizmów. Ponieważ chlor jest gazem toksycznym, istnieje niebezpieczeństwo jego uwolnienia związane z jego użyciem. Tego problemu unika się stosując podchloryn sodu, który jest stosunkowo niedrogim roztworem stosowanym w domowych wybielaczach, który uwalnia wolny chlor po rozpuszczeniu w wodzie. Roztwory chloru mogą być wytwarzane na miejscu przez elektrolizę roztworów soli kuchennej. Forma stała, podchloryn wapnia, uwalnia chlor w kontakcie z wodą. Postępowanie z substancją stałą wymaga jednak bardziej rutynowego kontaktu z człowiekiem poprzez otwieranie worków i nalewanie niż w przypadku stosowania butli z gazem lub wybielacza, które są łatwiejsze do zautomatyzowania. Wytwarzanie ciekłego podchlorynu sodu jest niedrogie, a także bezpieczniejsze niż stosowanie chloru w postaci gazowej lub stałej. Poziomy chloru do 4 miligramów na litr (4 części na milion) są uważane za bezpieczne w wodzie pitnej.

Wszystkie formy chloru są szeroko stosowane, pomimo ich odpowiednich wad. Jedną z wad jest to, że chlor z dowolnego źródła reaguje z naturalnymi związkami organicznymi w wodzie, tworząc potencjalnie szkodliwe chemiczne produkty uboczne. Te produkty uboczne, trihalometany (THM) i kwasy halooctowe (HAA), są rakotwórcze w dużych ilościach i są regulowane przez Agencję Ochrony Środowiska Stanów Zjednoczonych (EPA) i Inspektorat Wody Pitnej w Wielkiej Brytanii. Tworzenie się THM i kwasów haloooctowych może być zminimalizowane poprzez skuteczne usunięcie jak największej ilości substancji organicznych z wody przed dodaniem chloru. Chociaż chlor jest skuteczny w zabijaniu bakterii, ma ograniczoną skuteczność przeciwko chorobotwórczym pierwotniakom, które tworzą cysty w wodzie takie jak Giardia lamblia i Cryptosporidium.

Dezynfekcja dwutlenkiem chloru

Dwutlenek chloru jest szybciej działającym środkiem dezynfekującym niż chlor pierwiastkowy. Jest on stosunkowo rzadko stosowany, ponieważ w niektórych okolicznościach może tworzyć nadmierne ilości chlorynu, który jest produktem ubocznym regulowanym do niskich dopuszczalnych poziomów w Stanach Zjednoczonych. Dwutlenek chloru może być dostarczany jako roztwór wodny i dodawany do wody w celu uniknięcia problemów z obsługą gazu; nagromadzenia gazu dwutlenku chloru mogą spontanicznie detonować.

Chloraminacja

Użycie chloraminy staje się coraz bardziej powszechne jako środka dezynfekującego. Chociaż chloramina nie jest tak silnym utleniaczem, zapewnia dłuższe pozostałości niż wolny chlor ze względu na niższy potencjał redox w porównaniu do wolnego chloru. Nie tworzy również łatwo THM lub kwasów halooctowych (produkty uboczne dezynfekcji).

Możliwe jest przekształcenie chloru w chloraminę przez dodanie amoniaku do wody po dodaniu chloru. Chlor i amoniak reagują tworząc chloraminę. Systemy dystrybucji wody dezynfekowane chloraminami mogą doświadczać nitryfikacji, ponieważ amoniak jest pożywką dla wzrostu bakterii, a azotany są generowane jako produkt uboczny.

Dezynfekcja ozonem

Ozon jest niestabilną cząsteczką, która łatwo oddaje jeden atom tlenu dostarczając silnego środka utleniającego, który jest toksyczny dla większości organizmów wodnych. Jest to bardzo silny środek dezynfekujący o szerokim spektrum działania, który jest szeroko stosowany w Europie i w kilku gminach w Stanach Zjednoczonych i Kanadzie. Dezynfekcja ozonem, lub ozonowanie, jest skuteczną metodą inaktywacji szkodliwych pierwotniaków, które tworzą cysty. Działa ona również dobrze na prawie wszystkie inne patogeny. Ozon jest wytwarzany poprzez przepuszczanie tlenu przez światło ultrafioletowe lub „zimne” wyładowanie elektryczne. Aby używać ozonu jako środka dezynfekującego, musi on być wytwarzany na miejscu i dodawany do wody poprzez kontakt z pęcherzykami powietrza. Niektóre z zalet ozonu to wytwarzanie mniejszej ilości niebezpiecznych produktów ubocznych oraz brak problemów ze smakiem i zapachem (w porównaniu do chlorowania). Ozon nie pozostawia w wodzie żadnych pozostałości. W przypadku braku pozostałości środka dezynfekującego w wodzie, chlor lub chloramina mogą być dodane w całym systemie dystrybucji w celu usunięcia wszelkich potencjalnych patogenów w rurociągach dystrybucyjnych.

Ozon jest stosowany w zakładach wody pitnej od 1906 roku, gdzie w Nicei we Francji zbudowano pierwszy przemysłowy zakład ozonowania. Amerykańska Agencja ds. Żywności i Leków (U.S. Food and Drug Administration) zaakceptowała ozon jako bezpieczny; jest on stosowany jako środek anty-mikrobiologiczny do obróbki, przechowywania i przetwarzania żywności. Jednakże, chociaż mniej produktów ubocznych powstaje podczas ozonowania, odkryto, że ozon reaguje z jonami bromkowymi w wodzie wytwarzając stężenia podejrzewanego o działanie rakotwórcze bromianu. Bromek może być znaleziony w słodkiej wodzie w wystarczającym stężeniu aby wytworzyć (po ozonowaniu) ponad 10 części na miliard (ppb) bromianu – maksymalny poziom zanieczyszczenia ustanowiony przez USEPA. Dezynfekcja ozonem jest również energochłonna.

Dezynfekcja ultrafioletem

Światło ultrafioletowe (UV) jest bardzo skuteczne w inaktywacji cyst, w wodzie o niskiej mętności. Skuteczność dezynfekcji światłem UV zmniejsza się wraz ze wzrostem zmętnienia, co jest wynikiem absorpcji, rozpraszania i cieniowania spowodowanego przez zawiesinę ciał stałych. Główną wadą stosowania promieniowania UV jest to, że podobnie jak ozonowanie, nie pozostawia ono pozostałości środka dezynfekującego w wodzie; dlatego czasami konieczne jest dodanie pozostałości środka dezynfekującego po procesie dezynfekcji wstępnej. Jest to często wykonywane poprzez dodanie chloramin, omówionych powyżej jako główny środek dezynfekujący. Kiedy są używane w ten sposób, chloraminy zapewniają skuteczny środek dezynfekujący z bardzo niewielką ilością negatywnych skutków chlorowania.

Ponad 2 miliony ludzi w 28 krajach rozwijających się używa dezynfekcji słonecznej do codziennego uzdatniania wody pitnej.

Promieniowanie jonizujące

Podobnie jak UV, promieniowanie jonizujące (promienie X, gamma i wiązki elektronów) było używane do sterylizacji wody.

Bromowanie i jodowanie

Brom i jod mogą być również używane jako środki dezynfekujące. Jednak chlor w wodzie jest ponad trzy razy bardziej skuteczny jako środek dezynfekujący przeciwko Escherichia coli niż równoważne stężenie bromu i ponad sześć razy bardziej skuteczny niż równoważne stężenie jodu. Jod jest powszechnie stosowany do przenośnego oczyszczania wody, a brom jest powszechnie stosowany jako środek do dezynfekcji basenów.

Przenośne oczyszczanie wody

Przenośne urządzenia i metody oczyszczania wody są dostępne do dezynfekcji i leczenia w nagłych wypadkach lub w odległych miejscach. Dezynfekcja jest głównym celem, ponieważ względy estetyczne, takie jak smak, zapach, wygląd i śladowe zanieczyszczenie chemiczne nie mają wpływu na krótkoterminowe bezpieczeństwo wody pitnej.

Dodatkowe opcje leczenia

1. Fluoryzacja wody: w wielu obszarach fluorek jest dodawany do wody w celu zapobiegania próchnicy zębów. Fluor jest zwykle dodawany po procesie dezynfekcji. W Stanach Zjednoczonych fluoryzacja jest zwykle realizowana przez dodanie kwasu heksafluorokrzemowego, który rozkłada się w wodzie, dając jony fluorkowe.
2. Uzdatnianie wody: Jest to metoda zmniejszania skutków działania twardej wody. W systemach wodnych podlegających ogrzewaniu sole twardości mogą się odkładać, ponieważ w wyniku rozkładu jonów wodorowęglanowych powstają jony węglanowe, które wytrącają się z roztworu. Woda o wysokim stężeniu soli powodujących twardość może być oczyszczana za pomocą sody kalcynowanej (węglanu sodu), która wytrąca nadmiar soli poprzez efekt wspólnych jonów, tworząc węglan wapnia o bardzo wysokiej czystości. Wytrącony węglan wapnia jest tradycyjnie sprzedawany producentom pasty do zębów. Kilka innych metod uzdatniania wody w przemyśle i gospodarstwach domowych twierdzi (bez ogólnej akceptacji naukowej), że obejmują wykorzystanie pól magnetycznych i/lub elektrycznych do zmniejszenia skutków twardej wody.
3. Zmniejszanie ilości plumbosolvency: W obszarach z naturalnie kwaśnymi wodami o niskiej przewodności (tj. powierzchniowe opady deszczu w górach wyżynnych skał iglastych), woda może być zdolna do rozpuszczania ołowiu z wszelkich rur ołowianych, w których jest przewożona. Dodanie niewielkich ilości jonów fosforanowych oraz nieznaczne zwiększenie pH pomaga w znacznym stopniu ograniczyć rozpuszczalność ołowiu poprzez tworzenie nierozpuszczalnych soli ołowiu na wewnętrznych powierzchniach rur.
4. Usuwanie radu: Niektóre źródła wód gruntowych zawierają rad, radioaktywny pierwiastek chemiczny. Typowe źródła obejmują wiele źródeł wód gruntowych na północ od rzeki Illinois w stanie Illinois w Stanach Zjednoczonych Ameryki. Rad może być usunięty poprzez wymianę jonową lub poprzez uzdatnianie wody. Powstający szlam jest jednak odpadem o niskim poziomie radioaktywności.
5. Usuwanie fluorków: Chociaż fluor jest dodawany do wody w wielu obszarach, niektóre obszary świata mają nadmierne poziomy naturalnego fluorku w wodzie źródłowej. Nadmierne poziomy mogą być toksyczne lub powodować niepożądane efekty kosmetyczne, takie jak przebarwienia zębów. Metody zmniejszania poziomu fluorków są poprzez obróbkę za pomocą aktywowanego tlenku glinu i wkładów filtracyjnych z węgla kostnego.

.