چگونه آب را ضدعفونی می‌کنند؟

شبکه فناوری آب - شفا

در این مقاله که توسط تیم شبکه عرضه و تقاضای فناوری حوزه آب تهیه شده است می خواهیم به این درک برسیم که چگونه آب را ضدعفونی می‌کنند؟  قرن اخیر تصفیه آب به طور وسیع گسترش یافته است. با ضدعفونی کردن آب آشامیدنی، میزان شیوع بیماری‌های انتقال یافته از آب از جمله وبا و تیفوئید کاهش یافته است.

در کشورهای در حال توسعه معمولا آب آشامیدنی تمیز و فاضلاب به حد کافی وجود ندارد. در این کشورها بیماری‌های انتقال یافته از آب سبب می‌شود که افراد زیادی از گروه‌های حساس مانند کودکان، سالمندان و افراد دارای سیستم ایمنی ضعیف ( بیماران مبتلا به ایدز و بیماران پیوندی) بیمار و یا دچار مرگ شوند.

چگونه آب را ضد عفونی می‌کنند؟

بخش بزرگی از میکرو ارگانیسم‌های بیماری‌زا توسط روش‌های تصفیه آب، مانند انعقاد، انجماد، انحلال و فیلتراسیون حذف می‌شوند. به منظور افزایش ایمنی آب آشامیدنی، ضدعفونی‌کردن به عنوان مرحله نهایی انجام می‌شود. ضدعفونی‌کننده‌های مختلفی وجود دارد که میکروارگانیسم‌های بیماری‌زا را می‌کشند یا غیرفعال می‌کنند.

ضدعفونی‌کننده‌های مختلف مزایا و معایبی دارند که بسته به شرایط خاص می‌توانند برای گندزدایی آب مورد استفاده قرار گیرند. علاوه بر ضدعفونی کردن آب آشامیدنی، ممکن است استخرهای شنا و برج‌های خنک‌کننده نیز ضدعفونی شوند. ضدعفونی آب عامل مهمی برای این کاربردها است.

 

کاهش مرگ و میر در اثر بیماری تیفوئید با استفاده از آب تصفیه شده

 

استخرهای شنا شامل آلودگی‌های مختلفی شامل میکروارگانیسم‌ها است. برای جلوگیری از آلودگی شناگران با میکروارگانیسم‌های بیماری‌زا، آب باید ضدعفونی شود. آب استخر اغلب گردش می‌کند. قبل از اینکه آب به استخر بازگردد، تمیز می‌شود. تصفیه شامل ضدعفونی‌کردن است.

برج‌های خنک‌کننده برای خنک کردن آب فرآیندها استفاده می‌شود. پس از آن آب مجددا می‌تواند استفاده شود. شرایط درون خنک‌کننده برای رشد و چند برابر شدن میکروارگانیسم‌ها ایده‌آل است. توسعه در برج‌های خنک‌کننده باعث خوردگی و انسداد سیستم می‌شود.

مشکل دیگر در برج‌های خنک‌کننده و سیستم‌های تهویه گسترش باکتری‌های legionella است. این باکتری‌ها از طریق آئروسل‌ها پخش شده و باعث بیماری لژیونر، بیماری بسیار جدی شبیه ذات الریه می‌شوند. در حال حاضر بسیاری از کشورها دارای استانداردهایی برای مقدار این باکتری‌ها در برج‌های خنک‌کننده و حذف آن‌ها با ضدعفونی کردن آب است.

در اوایل دهه هفتاد، کشف شد که در هنگام ضدعفونی آب با استفاده از مواد ضدعفونی‌کننده شیمیایی، ضایعات ضدعفونی ایجاد می‌شود. پس از آن تحقیقاتی بر اثر این ضایعات بر سلامتی صورت گرفت. امروزه استانداردهایی وجود دارد که حداکثر مقدار ضایعات ضدعفونی را در آب تعیین می‌کند. همچنین روش‌های کاهش غلظت ضایعات مواد ضدعفونی در آب آشامیدنی مورد بررسی قرار گرفته است.

شرایط مورد نیاز برای ضدعفونی کردن آب

ضدعفونی آب آشامیدنی با سایر مراحل تصفیه آب مرتبط است. ضدعفونی مناسب زمانی اتفاق می‌افتد که آب تا حدودی خالص و تمیز شده باشد. در این صورت شرایط برای ضدعفونی مناسب خواهد شد، زیرا بخش مهمی از میکروارگانیسم های بیماری‌زای موجود در آب در مراحل اولیه تصفیه آب حذف می‌شوند.

ذرات معلق و شناور موجود در آب باید جدا شوند زیرا ممکن است با مواد ضدعفونی‌کننده واکنش دهند و ضایعات ضدعفونی را ایجاد کنند زیرا بستری برای میکروارگانیسم‌ها هستند. به علاوه، میکروارگانیسم‌ها زمانی که جذب ذرات شناور موجود در آب می‌شوند، سخت‌تر حذف می‌شوند. هنگام ضدعفونی‌کردن آب غلظت ذرات شناور در آب باید کمتر از mg/L 1 باشد. مواد شیمیایی موجود در آب که توسط عوامل انسانی یا طبیعی ایجاد شده است، نیز بر ضدعفونی تاثیرگذار است.

این مواد با ضدعفونی‌کننده‌ها واکنش داده و ضایعات ضدعفونی را ایجاد می‌کنند. این سبب می‌شود که غلظت ضدعفونی‌کننده‌های مورد نیاز برای حذف میکروارگانیسم‌ها افزایش یابد.

تصفیه مناسب فاضلاب می‌تواند باعث کارایی و بازده بیشتر ضدعفونی آب آشامیدنی شود، که اغلب نادیده گرفته می‌شود. زمانی که تصفیه فاضلاب به قدر کافی مناسب نباشد، در نهایت آبی که با میکروارگانیسم‌های بیماری‌زا و آلاینده‌های شیمیایی آلوده شده است به محیط زیست می‌رسد که معمولا بر کیفیت آب‌های سطحی تاثیر منفی می‌گذارد.

آب‌های سطحی برای تولید آب آشامیدنی مورد استفاده قرار می‌گیرند. برای افزایش کیفیت فاضلاب، فاضلاب تصفیه می‌شود که یک مرحله تصفیه، ضدعفونی‌کردن آب است.

از آب‌های سطحی می‌توان برای تامین آب آشامیدنی استفاده کرد

ضدعفونی کردن آب به چه معنی است؟

ضدعفونی آب به معنای حذف، غیرفعال کردن یا کشتن میکروارگانیسم‌های بیماری‌زا است. میکروارگانیسم‌ها تخریب یا غیرفعال می‌شوند و رشد و تکثیر آن‌ها خاتمه می‌یابد. اگر میکروارگانیسم‌ها از آب آشامیدنی حذف ‌نشوند، مصرف آب آشامیدنی موجب ابتلا به بیماری می‌شوند. استریلیزاسیون روشی مرتبط با ضدعفونی‌کردن است. فرآیند استریلیزه تمام میکرو‌ارگانیسم‌های موجود مضر و بی‌ضرر کشته می‌شوند.

ضدعفونی‌کردن آب به چه روش‌هایی صورت می‌گیرد؟

عواملی که آلاینده‌های آلی را حذف می‌کنند به عنوان عامل مغذی و یا پناهگاه برای میکروارگانیسم‌ها عمل می‌کنند. ضدعفونی‌کننده‌ها نه تنها باید میکروارگانیسم‌ها را از بین ببرند، بلکه باید اثر ثانویه داشته باشند، بدین معنی که پس از ضدعفونی آب در آب فعال بمانند.

یک ضدعفونی‌کننده باید از رشد میکروارگانیسم‌های بیماری‌زا در لوله‌ها بعد از ضدعفونی که باعث آلودگی مجدد آب می‌شود، جلوگیری کند. ضدعفونی‌کردن آب می‌تواند با استفاده از مواد ضدعفونی‌کننده فیزیکی و شیمیایی به دست آید.

ضدعفونی‌کننده‌ها

آب را می‌توان با روش‌ها و مواد مختلفی ضدعفونی کرد.

ضدعفونی کردن آب به روش شیمیایی

مواد ضدعفونی‌کننده شیمیایی، مواد شیمیایی هستند که برای کشتن یا غیرفعال کردن میکروارگانیسم‌های بیماری‌زا مورد استفاده قرار می‌گیرند. برای ضدعفونی شیمیایی آب از مواد ضدعفونی‌کننده زیر استفاده می‌شود:

– کلر (Cl₂)

– دی اکسید کلر (ClO₂)

– هیپوکلریت (OCl-)

– ازن (O₃)

– هالوژن: بروم (Br₂)، یدن (I)

– کلرید بروم (BrCl)

– فلزات: مس (Cu₂+)، نقره(Ag+)

– پتاسیم پرمنگنات (KMnO₄)

– فنول‌ها

– الکل ها

– صابون و مواد شوینده

– نمک های آمونیوم کوراتیرKwartair ammonium salts

– آب اکسیژنه

– اسیدها و پایه‌های مختلف

ضدعفونی کردن آب به روش فیزیکی

برای ضدعفونی‌کردن فیزیکی آب از مواد ضدعفونی‌کننده زیر استفاده می‌شود:

• اشعه ماوراء بنفش (UV)
• تابش الکترونیکی
• اشعه گاما
• صدا
• حرارت

روش ازن دهی برای ضد عفونی کردن آب

چگونه ضدعفونی‌کننده‌ها کار می‌کنند؟

غلظت مواد شیمیایی میکروبیولوژیکی در آب طبیعی یا غیرطبیعی معمولا یکی از مراحل نهایی کاهش میکروارگانیسم‌های بیماری‌زا در آب آشامیدنی است. ترکیبی از مراحل تصفیه آب (اکسیداسیون، انعقاد، جداسازی، ضدعفونی، فیلتراسیون) باعث می شود آب (آب آشامیدنی)، بعد از تولید ایمن شود.

بسیاری از کشورها مرحله دوم ضدعفونی را در پایان روند تصفیه آب به عنوان یک اقدام اضافی، اعمال می‌کنند تا از آلودگی میکروبیولوژیکی در سیستم توزیع آب محافظت شود. در این فرایند ضدعفونی معمولا از یک ضدعفونی‌کننده متفاوت از مرحله قبلی استفاده می‌شود.

ضدعفونی کردن ثانویه این اطمینان را ایجاد می‌کند که باکتری‌ها در مرحله توزیع آب چند برابر نمی‌شوند. باکتری‌ها می‌توانند بعد از مرحله اول ضدعفونی در آب باقی بمانند و یا می‌توانند در حین بازگشت آب آلوده تمام شوند (می‌توانند در نتیجه ترک در لوله‌های آب شامل باکتری‌های زیرزمینی باشند).

مکانیزم عملکرد ضدعفونی

ضدعفونی معمولا به علت خوردگی دیواره سلولی در سلول‌های میکروارگانیسم‌ها یا تغییر در نفوذپذیری سلول، فعالیت پروتئین یا آنزیم (به علت تغییر ساختاری آنزیم‌ها) رخ می‌دهد. این اختلالات در فعالیت سلولی باعث می‌شود تا میکروارگانیسم‌ها دیگر قادر به تکثیر نباشند و سبب می‌شود که میکروارگانیسم‌ها از بین بروند. ضدعفونی‌کننده‌های اکسیدکننده، مواد آلی آب را تخریب می‌کنند و باعث کمبود مواد مغذی برای رشد می‌شوند.

کلر

کلر یکی از رایج‌ترین ضدعفونی‌کننده‌ها برای ضدعفونی آب است. کلر نسبتا ارزان است و می‌توان از آن برای غیر فعال کردن اکثر میکروارگانیسم‌ها استفاده کرد.

کلر یکی از گسترده‌ترین مواد ضدعفونی‌کننده است. بسیار کاربردی است و برای غیرفعال کردن میکرو ارگانیسم های بیماری‌زا بسیار موثر است. کلر را می‌توان به آسانی استفاده، اندازه‌گیری و کنترل کرد. نسبتا پایدار و ارزان است. بیش از دویست سال از کلر برای غیر فعال کردن پاتوژن‌ها در آب آشامیدنی، آب استخر شنا و فاضلاب، برای ضدعفونی مناطق خانگی و سفیدکننده نساجی، استفاده شده است.

هنگامی که کلر کشف شد، نمی‌دانستیم که بیماری‌ها توسط میکروارگانیسم‌ها ایجاد می‌شود. در قرن نوزدهم، پزشکان و دانشمندان کشف کردند که بسیاری از بیماری‌ها مسری هستند و می‌توان از طریق ضدعفونی‌کردن مناطق بیمارستان از گسترش بیماری جلوگیری کرد.

پس از آن، کلر به عنوان یک ضدعفونی کننده مورد آزمایش قرار گرفت. پس از اینکه پاستور کشف کرد که میکروارگانیسم‌ها بیماری‌های خاصی را گسترش می‌دهند، در قرن نوزدهم استفاده از ضدعفونی‌کننده‌ها در مقیاس وسیع‌تر آغاز شد. کلر نقش مهمی در طول عمر انسان‌ها ایفا می‌کند.

هیپوکلریت سدیم (NaOCl)

هیپوکلریت سدیم (NaOCl) ترکیبی است که به طور موثر برای تصفیه آب مورد استفاده قرار می‌گیرد. در مقیاس بزرگ برای تمیزکردن سطوح، سفید کردن، حذف بو و ضدعفونی کردن آب استفاده می‌شود.

هیپوکلریت سدیم در مقیاس وسیع در بخش کشاورزی، صنایع شیمیایی، صنایع رنگ و آهک، صنایع غذایی، صنعت شیشه، صنایع کاغذ، صنایع دارویی، صنایع دستی، صنایع دفن زباله، برای سفیدکردن در صنعت نساجی و برای کاهش بو در فاضلاب‌های صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

هیپوکلریت گاز هیدروژن سولفور(SH) و آمونیاک (NH₃) را خنثی می‌کند. همچنین برای سم‌زدایی حمام‌های سیانید در صنایع فلزی استفاده می‌شود. هیپوکلریت مانع از رشد جلبک‌ها و قارچ‌ها در برج‌های خنک‌کننده می‌شود. در تصفیه آب، از هیپوکلریت برای ضدعفونی‌شدن آب استفاده می‌شود. از هیپوکلریت برای تمیز کردن و ضدعفونی خانه به طور مرتب استفاده می‌شود.

 شبکه عرضه و تقاضای آب، شفا، با هدف کمک به صنعت آب کشور راه‌اندازی شده است. این مقاله با هدف بهبود و افزایش دانش درباره ضد عفونی کننده‌های مختلف تهیه شده است.