Wiele małych systemów wodnych w Stanach Zjednoczonych zmaga się z zgodnością z dezynfekcjami, nowe badanie przeprowadzone przez profesor inżynierii stanu Ohio Natalie Hull znaleziono. Kredyt: Ohio State University
Ludzie, którzy się ich wody z wiejskich, małych systemów wodnych są na większe ryzyko dla zdrowia narażenia na bakterie i inne szkodliwe patogeny, według ostatnich badań w czasopiśmie AWWA Water Science.
"Wiele małych systemów wodnych w Stanach Zjednoczonych zmaga się z zgodnością z dezynfekcji", powiedziała Natalie Hull, główna autorka badania i adiunkt w Ohio State University Department of Civil, Environmental and Geodetic Engineering. "Te naruszenia dezynfekcji związane ze zdrowiem nieproporcjonalnie wpływają na małe systemy, dlatego jesteśmy zainteresowani znalezieniem bardziej dostępnego, zrównoważonego rozwiązania do uzdatniania wody."
Tylko w 2015 roku prawie 21 milionów Amerykanów polegało na systemach wodnych społeczności, które naruszały normy jakości oparte na zdrowiu.
Badania, opublikowane w lipcu, wykazały, że dezynfekcja światłem ultrafioletowym (UV) za pomocą diod elektroluminescencyjnych (LED) może być zrównoważoną opcją uzdatniania dla małych systemów wodnych.
"Te diody, które badaliśmy są naprawdę małe, podobnie jak te w telefonie lub innej elektronice, z wyjątkiem emisji promieniowania UVC, który jest bakteriobójczy i naprawdę skuteczny w dezynfekcji", powiedział Hull. "Ze względu na niewielkie rozmiary i niskie zapotrzebowanie na moc jesteśmy w stanie zaprojektować reaktory o różnych kształtach i rozmiarach, w tym dla małych systemów."
W przeciwieństwie do tradycyjnego procesu chlorowania, którego obecnie stosuje wiele systemów, dezynfekcja UV nie wymaga dodatków chemicznych, nie powoduje problemów ze smakiem ani zapachem, nie ma szkodliwego wpływu na przedawkowanie i nie powoduje korozji rur.
W ramach badania zespół przeprowadził całoroczne wdrożenie pierwszego dostępnego na rynku reaktora uzdatniania wody UV LED w małym systemie w górach w Kolorado. Naukowcy porównali wyniki z diod LED UV z tradycyjną dezynfekują chlorem. Reaktor UV działał jednakowo, jak również system chlorowania do dezynfekcji organizmów wskaźnikowych, co oznacza, że może być realną opcją dla komunalnego uzdatniania wody.
Natalie Hull pracuje w laboratorium z asystentką badawczą Judith Straathof. Kredyt: Ohio State University
"To naprawdę ekscytujące, ponieważ kosztuje mniej niż 25 dolarów w energii elektrycznej do uruchomienia tej jednostki przez cały rok", powiedział Hull. "To było traktowanie pół litra na minutę, przy tym natężeniu przepływu, to jeszcze nie wystarczy, aby dostarczyć wodę dla całego miasta, ale to więcej niż wystarczająco dużo wody, aby zaopatrzyć całe gospodarstwo domowe na rok."
Według Hull, procesy uzdatniania wody w uprzemysłowionych społecznościach nie zmieniły się wiele od wczesnych lat 1900.
"Optymalizujemy nasze metody leczenia, ponieważ lepiej rozumiemy pojawiające się zanieczyszczenia chemiczne, takie jak chemikalia farmaceutyczne, metale ciężkie, pestycydy i tworzywa sztuczne, oraz ich wpływ na nasze zdrowie", powiedziała. "Opracowaliśmy bardziej zaawansowane metody leczenia, ale skupiają się one na zwalczaniu chemikaliów w naszej wodzie. Obszarem, w którym pozostajemy w tyle, jest spojrzenie na mikrobiom naszych systemów uzdatniania i dystrybucji wody pitnej."
Kolejne kroki obejmą szczegółową analizę próbek wody i rur. Korzystając z najnowocześniejszych technik sekwencjonowania DNA, jej zespół porówna społeczności drobnoustrojów w próbkach wody i biofilmu między dwoma praktykami dezynfekcji: UV a chlorem.
"Chociaż niektórzy wiedzą o tym, jak chlor wpływa na społeczności drobnoustrojów, niewiele wiadomo o tym, jak UV wpływa na społeczności drobnoustrojów", powiedziała.
Zespół określi również, w jaki sposób na społeczności mikrobiologiczne wpływały w czasie takie czynniki, jak temperatura i zmętnienie lub zmętnienie oraz jak ich wyniki są zgodne ze miarami bakterii wskaźnikowych, takich jak bakterie z grupy coli i E. coli, oraz ogólną aktywność mikrobiologiczną. Ponadto będą porównywać dane sekwencjonowania o wysokiej przepływności zwykle dostarczane przez komercyjne laboratoria z danymi z ręcznego sekwencera DNA w laboratorium.
"Nie tylko patrzymy na bardziej dostępną technologię uzdatniania wody, ale patrzymy również na bardziej dostępną technologię monitorowania", powiedziała.
