Эффективный барьер между источником воды и водопроводным краном.
Ввиду многочисленных случаев загрязнения в общественных системах питьевой воды, произошедших недавно и преданных огласке, потребители все больше осознают, что им необходимо быть более бдительными в отношении качества воды, которую они потребляют. К сожалению, несмотря на наличие жестких государственных и местных нормативов и усердие муниципальных предприятий водоснабжения, микробиологическое загрязнение воды является реальностью.
Возможность попадания микроорганизмов в воду и их размножение в ней определяется многими факторами, стоящими на пути воды от водоочистного предприятия до пользователя.
Одним из основных потенциальных факторов загрязнения является поверхность распределительного трубопровода. Микроорганизмы могут прикрепляться к таким поверхностям и образовать биопленку, представляющую собой скопление бактерий или других микроорганизмов, окруженное слизью, которую они выделяют.
Биопленка может образовываться сразу же, как только чистая вода попадает трубы, и, как было установлено, она в 150 - 3000 раз более устойчива к дезинфекции химическими веществами, чем свободно плавающие бактерий. Микроорганизмы могут размножаться, превращаясь в биопленки, и потом освобождаться от клеток, которые загрязняют водный поток.
Специфические патогены, в том числе Legionella pneumophila, бактерии сальмонеллы (Salmonella), вирус гепатита А, простейшие Cryptosporidium и грибковые Aspergillus передаются через воду и могут попасть в систему снабжения питьевой водой, создавая реальную угрозу для здоровья. Как правило, питьевая вода безопасна. Однако всегда целесообразно рассмотреть любой возможный риск микробного загрязнения и по возможности устранить его как можно ближе к тому месту, где вода потребляется или используется.
Популярные технологии в бытовых и промышленных системах
Выбирая систему для эффективной и надежной защиты от микробного загрязнения, необходимо обратить внимание на несколько факторов, в том числе и на способности технологии по удалению микроорганизмов, ее функциональность при нормальном давлении, ее энергетические потребности и объем производства отработанной воды.
Для очистки воды в точке использования (POU) или точке входа (POE) самыми популярными технологиями являются обработка ультрафиолетовым излучением (UV), активированный уголь, системы обратного осмоса (RO), мембранная ультрафильтрация (UF) и мембранная микрофильтрация (MF).
Хотя выбор каждого из этих методов обеспечивает более безопасный уровень качества питьевой воды и представляет собой шаг в правильном направлении, пристальный взгляд на плюсы и минусы каждой из технологий является ключом к нахождению наиболее эффективного и рационального решения.
Немембранные технологии • Ультрафиолет (UV). При использовании ультрафиолета излучение атакует и дезактивирует ДНК микроорганизмов. Результат действия УФ в значительной степени зависит от конкретных обстоятельств. Загрязнение стеклянной поверхности лампы микроорганизмами или другими загрязнителями в воде может помешать УФ лучам достичь микроорганизмов и тем самым уменьшить зону воздействия. Конструкция системы и скорость потока также влияют на время взаимодействия УФ излучения и микроорганизмов. УФ свет также менее эффективен при уничтожении простейших из-за толщины их наружной оболочки.
Поскольку УФ не удаляет микроорганизмы из потока воды, они могут служить источником пищи другим организмам. Для работы УФ системы также необходима предварительная очистка по удалению осадка и источник электроснабжения.
• Активированный уголь. Важно отметить активированный уголь ввиду его доминирующего использования в водоочистке. Хотя его часто относят к фильтрам, таковым он не является. Активированный уголь – это адсорбционная загрузка. Это очень пористый материал, эффективно удаляющий из воды химические вещества, такие как хлор и остатки лекарственных препаратов, которые не удаляются ни ультрафильтрацией, ни микрофильтрацией, ни ультрафиолетом.
Микроорганизмы, такие как бактерии, вирусы и кисты могут легко пройти через активированный уголь; он также является идеальным рассадником для образования биопленки. Добавление противомикробных средств, таких как серебро, может предотвратить это образование, но время контакта, как правило, слишком коротко, чтобы убить все попадающие в воду бактерий. В результате, активированный уголь сам по себе не является загрузкой, достаточной для микробиологической коррекции.
Мембранные технологии Мембранная технология может быть использована для создания механического барьера для микроорганизмов, через который может проходить вода. Иллюстрация размера пор и способность удержания мембран обратного осмоса, ультрафильтрации и микрофильтрации показана на рисунке (см. Спектр фильтрации).
• Обратный осмос (RO). Мембраны RO имеют плотную структуру и способны удалять многие, даже самые маленькие, молекулы, а также микроорганизмы. Поскольку структура обратноосмотической мембраны плотная, она ограничивает скорость производства воды. Это приводит к необходимости использовать бак для хранения, чтобы обеспечить потребителя достаточным количеством воды для ежедневного использования; а такие баки являются потенциальным местом для образования биопленки.
В теории микроорганизмы должны задерживаться обратным осмосом (оставаться в стороне от пермеата, или очищенной воды), но на практике обратноосмотические мембранные системы в некоторых случаях могут не отвечать стандартам удержания. Возможно, это происходит из-за нарушения целостности мембраны или из-за наличия дефектов склеивания и уплотнения в спиральной конфигурации. Два факта должны быть приняты во внимание: 1) Для работы систем обратного осмоса нужна энергия. 2) Во время производства пермеата они вырабатывают дренажную воду.
• Ультрафильтрация (UF). Ультрафильтрационные мембраны содержат миллиарды пор, которые задерживают бактерии, вирусы и цисты в дополнение к другим микроорганизмам. Эти мембраны особенно подходят для удаления вредных микроорганизмов, осадка и мутности, сохраняя при этом приемлемый расход воды и позволяя основным минералам попадать в очищенную воду.
Некоторые UF мембраны в бытовом оборудовании прошли независимое тестирование и показали эффективность удаления вирусов больше 99,99%, а удаление бактерий – более 99,9999%. Работа UF мембран при нормальном давлении не требует дополнительной энергии, не вырабатывает никакой дренажной воды в процессе фильтрации, сохраняет жизненно важные минералы и не изменяет вкус воды.
• Микрофильтрация (MF). В некоторых видах применения, где необходима более высокая скорость потока и не требуется удаление вирусов, микрофильтрация является лучшим вариантом. Использование микрофильтрационных мембран обеспечит достаточную скорость потока, например, для душа или часто используемого кулера.
Микрофильтрационные мембраны, используемые в определенных фильтрах для воды и в медицинских фильтрах, были независимо протестированы, показав результат удаления бактерий больше чем на 99,9999%. Иными словами, они продемонстрировали те же преимущества, что и ультрафильтрационные мембраны.
Изменения потока Скрытый недостаток мембран - уменьшение потока воды с течением времени за счет накопления задержанных (отфильтрованных) веществ. В некоторых промышленных мембранных системах фильтрации первоначальный поток воды высок даже в конце срока службы мембраны, так что скорость потока обеспечивает достаточное количество воды для ежедневного использования. Кроме того, сниженный поток можно рассматривать как безотказный механизм подсказки своевременной замены мембранного картриджа.
В бытовом применении ультрафильтрации обратная промывка не нужна.
В промышленном применении, в связи с потенциально большим объемом фильтруемой воды, обратная промывка иногда необходима. Обычно достаточно одной обратной промывки в день в течение 1 минуты, что соответствует 5-15 литрам в день. Однако при небольших потребностях в воде или, если этот метод используется для высококачественной очистки, частоту обратной промывки значительно снизит регулируемая (управляемая) система.
В целом, UF является отличным способом для обеспечения надежной доставки воды высокого качества без дополнительных затрат на электроэнергию или производство дренажной воды.