گندزدایی آب و فاضلاب

گندزدایی آب و فاضلاب

گندزدایی آب و فاضلاب

فهرست:

• مقدمه
• فاکتورهای تاثیرگذار بر گندزدایی
  • نوع گندزدا
  • نوع میکروارگانیسم
  • غلظت گندزدا و زمان تماس
  • اثر PH
  • تداخل فیزیکی و شیمیایی گندزدا
  • غیرفعال سازی میکروارگانیسم ها توسط کلر
  • محصولات جانبی گندزدایی با کلر
• کلرآمیناسیون
• دی اکسید کلر
• ازون
• پرتوی ماوراء بنفش (UV)

مقدمه

گندزدایی (Disinfection) به مفهوم نابودی میکروارگانیسم های مسبب بیماری است. تخریب و نابودی پاتوژنها و پارازیت ها از طریق فرآیند گندزدایی به طور قابل ملاحظه ای کاهش شیوع بیماری های منتقله توسط آب یا غذا را به دنبال خواهد داشت.

فاکتورهای تأثیرگذار بر گندزدایی

نوع گندزدایی

سایت های هدف در بدن میکروارگانیسم ها شامل لایه پپتيدوگلیکان، غشاء سیتوپلاسمی، غشاء خارجی، پروتئین های ساختاری، گروه های تیول آنزیم ها، اسیدهای نوکلوئیک، پوشش اسپور باکتریایی و … می باشد. راندمان گندزدایی آب و فاضلاب به نوع ترکیب شیمیایی مورد استفاده بستگی دارد. برخی از گندزداها (نظیر ازون، دی اکسید کلر) قوی تر از اکسیدان های دیگر (نظیر کلر) هستند.

نوع میکروارگانیسم

مقاومت میکروارگانیسم های مختلف نسبت به گندزداها، متفاوت بوده و به طور کلی به صورت زیر می باشد:

> ویروس های روده ای > اشکال رویشی باكتری ها کیست های پروتوزئری > باکتری های تشکیل دهنده اسپور

غلظت گندزدا و زمان تماس (C.value)

غیر فعال سازی میکروارگانیسم ها توسط گندزداها، با افزایش زمان تماس، افزایش پیدا می کند. نابودی میکروارگانیسم ها توسط ترکیبات گندزدا تابع واکنش های درجه اول است.

N_t/N₀ = e^-k.t

که N₀ = تعداد میکروارگانیسم ها در زمان 0=t

N_t = تعداد میکروارگانیسم ها در زمان t

t= زمان تماس

k = ثابت تجزیه (t^-1)

راندمان گندزدایی ممکن است توسط شاخص C.T بیان شود که در آن C، بیانگر غلظت گندزدا و زمان مورد نیاز برای غیرفعال سازی درصد معینی از جمعیت باکتریایی تحت شرایط معین (PH و درجه حرارت) می باشد.

رابطه بین غلظت گندزدا و زمان تماس از طریق قانون واتسون ( Watson’s Law) به صورت زیر بیان می شود:

K=Cⁿ.t

که: K = ثابتی برای یک میکروارگانیسم معین در معرض تماس با یک گندزدا تحت شرایط معین
C= غلظت گندزدا (mg/l)
t= زمان مورد نیاز جهت نابودی درصد معینی از جمعیت میکروبی (min)
n= ثابتی که ضریب رقت نیز نامیده می شود.

مقدار n اهميت غلظت گندزدا یا زمان تماس را در غیر فعال سازی میکروارگانیسم ها نشان میدهد. چنانچه ۱>n باشد، گندزدایی بیشتر توسط زمان تماس تحت تأثیر قرار می گیرد تا غلظت گندزدا و چنانچه 1<n باشد، گندزدایی بیشتر توسط غلظت گندزدا تحت تأثیر قرار می گیرد تا زمان تماس با این حال مقدار n اغلب نزدیک به ۱ است.

هر چه Ct کوچکتر باشد، بیانگر آن است که قدرت گندزدای مورد نظر بیشتر است.

معادله زیر برای غیر فعال سازی کیست ژیاردیا لامبلیا توسط کلر مورد استفاده قرار می گیرد:

C_t= 0.9847 C^0.1758  × pH^2.7519 × T ^-0.1467

که: C = غلظت کلر (C≤ ۴/۲۳ mg/l )،
t= زمان مورد نیاز برای غیر فعال سازی ۹۹/۹۹٪ کیست ها
PH در گستره ۶.۸
T = درجه حرارت در گستره °5.0-0.5

اثر PH

در صورتی که کلر را به عنوان گندزدا در نظر بگیریم، PH، غلظت Hocl (اسید هیپوکلرو) و ocl (یون هیپوکلریت) در محلول را کنترل می کند. 80Hocl مرتبه مؤثرتر از ocl (برای اشرشیاکلی) است. برای گندزدایی با کلر، پارامتر Ct با افزایش PH، افزایش می یابد. بالعكس غیر فعال سازی باکتریایی، ویروسی و کیست پروتوزوئری توسط دی اکسید کلر عموما در مقادیر PH بالاتر، مؤثرتر است (و یا مثلا ترکیبات چهار گانه آمونیوم که در PH بالاتر، مؤثرتر هستند).

درجه حرارت

غیر فعال سازی پاتوژنها و پارازیت ها با افزایش درجه حرارت، افزایش پیدا می کند (بدین ترتیب Ct کاهش می یابد).

تداخل فیزیکی و شیمیایی گندزدا

ترکیبات شیمیایی که با فرآیند گندزدایی تداخل دارند، عبارتند از: ترکیبات غیر آلی، ترکیبات ازته ألى، آهن، منگنز و سولفید هیدروژن. ترکیبات آلی محلول نیز با مصرف کلر، کاهش راندمان گندزدایی را به دنبال دارند. کدورت آب نیز تأثیر منفی بر راندمان گندزدایی دارد و لذا قبل از عملیات گندزدایی بایستی کدورت را حذف نمود. در این ارتباط بهتر است کدورت به کمتر از 0.1NTU کاهش داده شود.

مطالعات مختلف نشان میدهد، پاتوژن هایی که در آزمایشگاه کشت داده شده اند، نسبت به آنهایی که به طور طبیعی در طبیعت وجود دارند، در برابر گندزداها حساس تر هستند.

کلر

غیر فعال سازی میکروارگانیسم ها توسط کلر در بین سه ترکیب کلر ( NHCl, ocl , Hocl )، اسید هیپوکلرو (Hocl) مؤثرترین عامل در نابودی میکروارگانیسم ها در آب و فاضلاب است. غلظت های نسبتا بالای کلر (PPM۲۰ – ۴۰) برای کاهش کافی ویروس ها مورد نیاز است. در پساب فاضلاب، هیچ کلر آزاد باقی مانده ای پس از گذشت چند ثانیه تماس، موجود نخواهد بود.

تصفیه آب با 1mg/l ≥ کلر برای مدت زمان تماس حدود ۳۰ دقیقه، عمومأ سبب کاهش قابل ملاحظه شمار باکتریها می شود. ویروس ها نسبت به اشکال رویشی باکتریها از مقاومت بالاتری در برابر کلر برخوردار هستند. در ادامه میزان مقاومت میکروارگانیسم ها نسبت به کلر آورده شده است:

فرم رویشی باکتری ها < ویروس ها < کیست های پروتوزوئری

کلرامین ها کم اثرتر از کلر آزاد باقی مانده هستند (تقریبا ۵۰ بار کم اثرتر). کیست های پروتوزوئری (نظیر ژیاردیا، آنتامباهیستولیتیکا، نگلریا گروبری) نسبت به باکتری ها و ویروس ها از مقاومت بالاتری در برابر کلر برخوردار هستند. به عنوان مثال در حضور Hocl در ۶=PH، مقدار Ct برای اشرشیاکلی برابر ۰/۰۴ است و حال آنکه این مقدار برای پولیوویروس نوع ابرابر ۱/۰۵ و برای ژیاردیا لامبلیا برابر ۸۰ می باشد. اووسیت کریپتوسپوریدیوم مقاومت بسیار زیادی را به کلر نشان میدهد، اما توسط آمونیاک در غلظت های موجود در محیط های طبیعی غیر فعال می شود. کلریامنوکلرامین با غلظت ۸۰mg/l و زمان تماس ۹۰ دقیقه برای ۹۰٪ غير فعال سازی اووسیت نیاز است.

به نظر میرسد که کلر و مس سبب صدمات قابل ملاحظه ای به باکتری های کلیفرم در آب آشامیدنی می شوند. دامنه صدمات ایجاد شده توسط کلر، به نوع میکروارگانیسم بستگی دارد. عمل کشندگی کلر آزاد با افزودن نمکهایی نظیر Nacl , Kcl یا Ccl می تواند افزایش یابد و پس از کلرزنی ویروس ها به نحو مؤثرتری نابود می شوند که البته مکانیسم عمل هنوز کاملا شناسایی نشده است. قابلیت گندزدایی کلر، همچنین در حضور فلزات سنگین می تواند افزایش یابد.

ادامه مطلب را با دانلود فایل پیوستی مشاهده کنید.