Laky Dóra Ózon és ultraibolya sugárzás felhasználása ivóvíz fertőtlenítésre Konzulens: Dr. Licskó István Prof. Tuula Tuhkanen szeptember 25.

FERTŐTLENÍTÉS

Fertőtlenítés vízben élő patogének számának csökkentése baktériumok, vírusok, protozoák Vibrio Cholerae Giardia lamblia Cryptosporidium parvum egyéb fertőtlenítőszerek vizsgálata Célja: 1910-től klór alkalmazása (olcsó, hatékony) 1970-es évek: klór káros melléktermékeinek felfedezése

Matematikai modellek t N N0N0 t -ln(N/N 0 ) -dN/dt = k 1 N N t = N 0 exp(-kt) -dN/dt = k C n N N t = N 0 exp(-kC n t) N t = N 0 exp(-kCt) Chick modell Chick-Watson modell CT koncepció n = 1 CntCnt CntCnt Ct

ÓZON ALKALMAZÁSA

Ózon alkalmazása az ivóvízkezelésben fertőtlenítő hatás felismerése Kezdeti alkalmazások fertőtlenítés íz- és szaganyagok eltávolítása új alkalmazások vas- és mangán eltávolítás színanyagok eltávolítása a koaguláció-flokkuláció hatékonyabbá tétele mikroszennyezők eltávolítása alga eltávolítás

O3O3 Előállítása: levegő ill. oxigén 3 O 2 + energia  2 O 3 Gázok előkezelése szükséges ózon előállítást megelőzően

Ózon generálás

Láncreakciót kezdeményező anyagok Láncreakciót elősegítő anyagok Láncreakciót akadályozó anyagok

T = 20 ˚C pH = 6-7 Ózon lebomlása – ionmentes víz idő (min) Ózon koncentráció (mg/l) T = 10 ˚C pH = 8,6 Ózon lebomlása – csapvíz idő (min) Ózon koncentráció (mg/l)

Oxidáció az ózon által Oxidáció az OH gyökök által Oxidációs lehetőségek O3O3 M M OH OH - M ox M’ ox

Fertőtlenítés ózonnal Reakció a sejtet alkotó molekulákkal szénhidrátok aminosavak zsírsavak nukleotidok Mikroorganizmusok hatástalanítása baktériumok: membrán, nukleinsav, enzimek vírusok: fehérjeburok, nukleinsav protozoák: ciszta fala átjárható, nukleinsav fehérjék membrán DNS, RNS nukleinsav, sejtfal enzimek sejtet alkotó fehérjék ! !

Mikroorganizmus KlórKlóramin Klórdioxid Ózon pH = pH = E. coli Polio 1 Rotavirus G. lamblia cyst G. muris cyst C. parvum ,006-0,06 0,2-2, ,01-0,05 0,1-0,2 0,2-6, ,1-2,5 0,034-0, ,4-0,75 0,02 0,5-0, ,8-2,0 7,2-18, * 78* 5-10 _ _ 99%-os hatástalanításhoz tartozó CT értékek az egyes fertőtlenítőszerek esetében (mg x min / l) (* 90%-os hatástalanítás) (EPA, Öllős, Langlais et al.)

Előny Hátrány hatékony fertőtlenítőszer fertőtlenítési melléktermékek reakció egyéb szennyezőkkel gyors lebomlás; maradék fertőtlenítőszer hiánya o o o O3O3 másodlagos fertőtlenítőszer fertőtlenítési melléktermékek; szerves molekulák

Előny Hátrány hatékony fertőtlenítőszer fertőtlenítési melléktermékek reakció egyéb szennyezőkkel gyors lebomlás; maradék fertőtlenítőszer hiánya fertőtlenítési melléktermékek; szerves molekulák, o o o O3O3 másodlagos fertőtlenítőszer BAC esetleges bromát képződés költség

idő (nap) logCFU/mL Mikroorganizmusok újraszaporodása fertőtlenítés után Klórral kezelt Fertőtlenítés nélkül Ózonnal kezelt (Miettinen et al.)

t N N0N0 Ct t -ln(N/N 0 ) Ct Méretezés: CT-koncepció alapján

Ózonmentes víz Ózondús víz Ózondús gáz

ózon bevezetés kontaktidő biztosítása terelőfalak  kedvezőbb hidraulika

Szajna vízelosztó hálózat flokkuláció ülepítő aktív szén tisztavíz med. előózonozás ózon vegyszer bekeverés koaguláns közbenső ózonozás ózon végső ózonozás ózon klór

UV SUGÁRZÁS ALKALMAZÁSA

UV sugárzás – fizikai úton hatástalanítja a mikroorganizmusokat T G AAC TTGT A G C C A T G C G C A A C G T UV 253,7 nm KETTŐS KÖTÉS KIALAKULÁSA DNS

Részleges áthatolás UV fény szóródás Árnyékolás Korlátozott hatástalanítás Teljes áthatolás UV fény szóródás Korlátozott hatástalanítás UV lámpa Árnyékolás Részleges áthatolás Teljes áthatolás UV lámpa

UV sugárzás – előnyök és hátrányok Előnyök fizikai úton hatástalanítja a mikroorganizmusokat egészségre ártalmas fertőtlenítési melléktermékek nem keletkeznek rövid kontakt idő Hátrányok maradék fertőtlenítőszer hiánya vízminőség hatása a fertőtlenítés hatékonyságára vas, magnézium, kálcium lerakódás biofilm képződés fényelnyelés, részecskék hatása

FERTŐTLENÍTÉS UTÁNI VÍZMINŐSÉG ROMLÁS

g/m 2 belső csőfelület Biofilm képződés (Lund et al.) Fertőtlenítés nélkül Klórral kezelt UV sugárzással kezelt Ózonnal kezelt

Összefoglalás, következtetések vízminőségi paraméterek értékelése fertőtlenítés hatékonysága az egyéb oxidációs folyamatok értékelése fertőtlenítési melléktermékek keletkezése fertőtlenítést követő vízminőség romlás