Wasserdesinfektion mit Ozon
Der effektivste Weg Wasser aufzubereiten und gleichzeitig Krankheitserreger und Verschmutzungen zu beseitigen
Ozonetech bietet hochwertige Desinfektionstechnologie durch eigene Entwicklung und Produktion von Ozonerzeugungsanlagen. Die Ozonanlage kann problemlos in einen Nebenstrom einer bestehenden Wasseraufbereitungsanlage oder in die Hauptleitung integriert werden. Ozonetech bietet auch komplette Wasseraufbereitungssysteme an. Deshalb haben wir Erfahrung mit etablierten Technologien wie UV-Behandlung und Chlorierung. Der folgende Text enthält einige Grundlagen zur Wasserdesinfektion, um ein besseres Verständnis der besten verfügbaren Technologie für verschiedene Fälle zu vermitteln.
Vorteil von Ozon bei der Wasserdesinfektion
Die Desinfektion von Wasser mit Ozon ist von Vorteil gegenüber herkömmlichen Methoden wie Chlor oder UV-Desinfektion. Erstens ist Ozon bei der Inaktivierung von Viren und Bakterien wirksamer als jede andere Desinfektionsbehandlung und benötigt gleichzeitig sehr wenig Kontaktzeit, wodurch die Gesamtverweilzeit der Behandlung verkürzt und gleichzeitig keine chemischen Rückstände zurückbleiben.
Aufgrund des hohen Oxidationspotenzials baut Ozon Mikroben und Viren effektiv ab, da es den Zerfall der Zellmembran und die Zersetzung wesentlicher biomolekularer Komponenten in z.B. Bakterien verursacht. Wie im Bild unten zu sehen ist, kann Ozon zur Oxidation von Kohlenwasserstoffen von zellulären Lipiddoppelschichten verwendet werden, um kontaminierende Mikroben abzutöten.
Ozonoxidation von Kohlenwasserstoff.
Es gibt im Wesentlichen keine schädlichen Rückstände aus der Ozonnutzung, da Ozon im Wasser natürlich abgebaut wird. Die Ozonbehandlung verhindert auch das Nachwachsen von Mikroorganismen, sofern die anderen Verfahren des Desinfektionsprozesses die Partikel im Abwasserstrom erfolgreich reduziert haben. Ozon wird ebenfalls vor Ort produziert und muss nicht transportiert oder gehandhabt werden, wodurch Komplikationen wie Sicherheits- und Umweltprobleme im Zusammenhang mit dem Umgang mit Chemikalien vermieden werden.
Desinfektionseffizienz
Wie bereits oben erwähnt, ermöglicht die Ozonierung eine effiziente Desinfektion. Die Desinfektionswirkung wird üblicherweise mit dem CT-Wert (Konzentration multipliziert mit der Zeit) gemessen. In der Abbildung unten ist ein Vergleich zwischen Ozon und Chlorierungsalternativen dargestellt.
Ozonierung bietet Schutz vor praktisch allen giftigen und schädlichen unerwünschten Mikroben. In der folgenden Tabelle sind die CT-Werte für eine Reihe von Keimen aufgeführt.
| Mikroorganismus | Erforderliche Dosis, CT-Wert (mg.min/L) |
|---|---|
| Bazillus | 0.1 |
| Clostridium botulinum-Sporen | 0.4 |
| Cryptosporidium | 7 |
| E. coli | 0.5 |
| Encephalomyocarditis-Virus | 0.25 |
| Giardienzysten | 0.5 |
| Legionella pneumophila | 0.1 |
| Poliovirus Typ 1 | 0.5 |
| Pseudomonas | 1.5 – 2 |
| Salmonellen | 0.1 – 0.4 |
| Staphylokokken | 1.5 – 2 |
| Streptokokken | 0.1 |
Um verschiedene Desinfektionsmittel vergleichen zu können, wird im Folgenden eine kurze Übersichtstabelle für verschiedene gängige Mikrobentypen vorgestellt, die typischerweise von der US-EPA und der WHO für den Vergleich der Desinfektionseffizienz zwischen verschiedenen Methoden verwendet werden.
Vergleichstabelle für verschiedene Desinfektionsmittel und deren Wirksamkeit mit dem CT-Wert (mg.min/L)*. Verändert nach US EPA, CDC und WHO.
| Typ | Log Inaktivierung | Ozon | Hypochlorit | Chlordioxid | Freies Chlor | Peressigsäure (PES) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| E. coli | 2 | <0.02 | 25-30 | <1 | <0.05 | 25-30 |
| Viren | 4 | <0.1 | <0.1 | 25-30 | 6 | Kaum Studien |
| Protozoen | 3 | 1-2 | 10-20 | 15-25 | >100 | Kaum Studien |
Generell kann man sagen, dass Sporen viel resistenter sind. Sie zeigen in der Regel zehn- bis fünfzehnmal höhere CT-Werte als die aktive Form. Es ist auch wichtig zu erwähnen, dass es in den meisten Fällen eine Desinfektionsschwelle gibt. Bis zu diesem Zeitpunkt hat die Behandlung eine begrenzte oder geringe Wirkung auf die Mikroorganismen. Oberhalb des Schwellenwertes werden jedoch im Wesentlichen alle Mikroben der gleichen Art vernichtet.
Gängige Wasserdesinfektionstechnologien
Es gibt eine Vielzahl von Technologien zur Desinfektion von Flüssigkeiten und Oberflächen. Ozonetech kann verschiedene Desinfektionstechnologien mit dem Schwerpunkt auf umweltfreundliche Lösungen anbieten. Diese Technologien sind:
- Ozonierung – Lösen einer niedrigen Ozonkonzentration im Wasser, wodurch eine schnelle und effiziente Wasserdesinfektion ermöglicht wird.
- Ultraviolett (UV) – Bestrahlung des Wassers mit UV-Strahlen.
- Chlorierung – Dosierung von Chlorverbindungen in das Wasser, was zu einer Residualkonzentration der Desinfektionsmittel führt.
- Weitere Technologien sind z.B. Brom, Peressigsäure, Jod, Kupfer- und Silberionen, Kaliumpermanganat, Phenole, Waschmittel, Wasserstoffperoxid, Ultraschall und Wärme.
Jede Technik hat ihre spezifischen Vorteile und ihren eigenen Anwendungsbereich. In der folgenden Tabelle sind einige der Vor- und Nachteile aufgeführt. Die Attribute für jede Technologie werden von 1 (schwach) bis 5 (stark) eingestuft:
| Technologie | Ozon | UV | Chlordioxid | Chlorgas | Peressig-säure | Hypochlorit |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Umwelt-freundlich-keit | 5 | 5 | 3 | 1 | 2 | 1 |
| Neben-produkte | 5 | 5 | 2 | 1 | 2 | 1 |
| Effizienz | 5 | 3 | 3 | 2 | 2 | 2 |
| Investition | 2 | 3 | 4 | 4 | 4 | 4 |
| Betriebs-kosten | 5 | 4 | 3 | 4 | 4 | 4 |
| Flüssig-keiten | 5 | 4 | 5 | 3 | 3 | 3 |
| Ober-flächen | 5 | 5 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| Residuale Des-infektion | 3 | 1 | 5 | 5 | 4 | 5 |
| Hand-habung | 5 | 4 | 3 | 3 | 2 | 2 |
| Wertung | 40 | 34 | 29 | 24 | 24 | 23 |
Es ist schwierig, einen allgemeinen Vergleich zu machen, um alle Anwendungen und Wasserqualitäten darzustellen. Wie aus der obigen Tabelle ersichtlich ist, zeichnet sich die Ozonierung beim Vergleich typischer Wasserdesinfektionsattribute jedoch als umweltfreundliche, robuste, verträgliche und effektive Wasserdesinfektionsbehandlung aus.
In der folgenden Tabelle finden Sie einige Anwendungsbereiche:
| Technologie | Anwendungsbereiche und Branchen |
|---|---|
| Ozondesinfektion | Prozessspeise- und Abwasser Trinkwasser Reinstwasser Oberflächendesinfektion Pharmazeutische Industrie Schwimmbad Legionellenbehandlung Kontinuierliche residuale Desinfektion von z.B. Rohrleitungen |
| UV-Desinfektion | Prozessspeise- und Abwasser Trinkwasser Ozonvernichtung Reinstwasser Oberflächendesinfektion Schwimmbad Legionellenbehandlung |
| Chlorierung | Trinkwasser Schwimmbad Residuale Desinfektion von z.B. Rohrleitungen |
Desinfektionsvoraussetzungen
Die Trinkwasserdesinfektion ist mit anderen Wasserreinigungsschritten verbunden. Eine ordnungsgemäße Desinfektion kann nur erfolgen, wenn das Wasser ausreichend vorbehandelt ist. In vielen Fällen ist der Desinfektionsprozess einer der letzten Schritte in einer Wasseraufbereitungsanlage. In der Trinkwasseraufbereitung wird der Desinfektionsschritt beispielsweise nach Siebung, Sedimentation, Flockung und Sandfiltration durchgeführt. An dieser Stelle ist das Wasser für die Enddesinfektion geeignet.
Gelöste und unlösliche Partikel sollten aus dem Wasser entfernt werden, da sie Desinfektionsnebenprodukte verursachen können (insbesondere bei der Chlorierung) und da die Partikel auch als Substrat (Nahrung) für pathogenes Wachstum dienen können. Außerdem sind Mikroorganismen schwerer aus dem Wasser zu entfernen, wenn sie an Partikel adsorbiert werden. Die Konzentration der ungelösten Partikel im Wasser sollte vor der Desinfektion auf unter 1 mg/L reduziert werden.
Auch andere chemische Verbindungen aus anthropogenen oder natürlichen Quellen beeinflussen die Leistung der Desinfektionsbehandlung. Die Stoffe können mit Desinfektionsmitteln zu Desinfektionsnebenprodukten reagieren. Dies kann die Menge des erforderlichen Desinfektionsmittels zur Entfernung von Mikroorganismen und Viren erhöhen. Es wird auch zu Schwierigkeiten bei der Aufrechterhaltung einer residualen Konzentration führen.