Taşınabilir su arıtma

Taşınabilir su arıtma cihazları, içme amaçlı arıtılmamış kaynaklardan (nehirler, göller ve kuyular gibi) suyu arıtmak için kullanılan, kendi kendine yeten, kolayca taşınan su filtreleme sistemidir. Başlıca işlevleri patojenleri ve çoğu zaman askıda kalan katı maddeleri ve bazı hoş olmayan veya toksik bileşikleri ortadan kaldırmaktır.

Bu birimler, gelişmekte olan ülkelerin ve afet bölgelerinin sakinleri, askerî personel, kampçılar, yürüyüşçüler ve vahşi doğada çalışanlar dahil temiz su temini hizmetlerine erişimi olmayan insanlara özerk içme suyu sağlar. Bunlara ayrıca kullanım noktası (POU) su arıtma sistemleri ve tarla suyu dezenfeksiyon teknikleri denir.

Teknikler arasında ısı (kaynama dahil), filtrasyon, aktif kömür adsorpsiyonu, kimyasal dezenfeksiyon (örneğin klorlama, iyot, ozonlama, vb.), ultraviyole saflaştırma (sodis dahil), damıtma (güneş damıtma dahil) ve topaklanma yer alır. Genellikle bunlar kombinasyon halinde kullanılır.

Arıtılmamış su, protozoa, bakteri, virüs ve karaciğer parazitleri ve yuvarlak kurtlar gibi bazı yüksek mertebeden parazit larvalarını içeren potansiyel patojenik ajanları içerebilir. Pestisitler, ağır metaller ve sentetik organikler gibi kimyasal kirleticiler mevcut olabilir. Diğer bileşenler, toprak veya kilden bulanıklık, hümik asit veya mikroskobik alglerden gelen renk, belirli bakteri türlerinden gelen kokular, özellikle geosmin üreten Actinomycetes, tuzlu su veya deniz suyu dahil olmak üzere tat, koku ve genel estetik nitelikleri etkileyebilir.

Bakır ve kurşun gibi yaygın metal kirleticiler, bu metalleri çöken soda külü veya kireç kullanarak pH'ı artırarak arıtılabilir. Yerleşimden sonra berrak suyun dikkatlice boşaltılması veya filtrasyon kullanımı kabul edilebilir derecede düşük metal seviyeleri sağlar. Alüminyum veya çinko ile kirlenmiş su, yüksek pH'lar metal tuzlarını yeniden çözdüğü için güçlü bir alkali kullanılarak bu şekilde arıtılamaz. Ters osmoz veya damıtma haricinde tuzun uzaklaştırılması zordur.

Taşınabilir işlemlerin çoğu, güvenlik için insan patojenlerini hafifletmeye ve parçacıkları, tatları ve kokuları gidermeye odaklanır. Gelişmiş dünyada yaygın olarak bulunan önemli patojenler arasında Giardia, Cryptosporidium, Shigella, hepatit A virüsü, Escherichia coli ve enterovirüs bulunur. Daha az gelişmiş ülkelerde kolera ve dizanteri organizmalarından ve bir dizi tropikal enteroparazitten kaynaklanan riskler olabilir.

Her ikisi de diyare neden olan Giardia lamblia ve Cryptosporidium spp yaygın patojenlerdir. Amerika Birleşik Devletleri ve Kanada'nın taşra bölgesinde, bazen bazı tartışmalar yaratmış olmasına rağmen, su arıtmasının sırt çantalı gezginler için haklı gösterilmesi için yeterli miktarda bulunmaktadırlar.

Gelişmiş ülkelerde daha az görülmesi, koleraza neden olan Vibrio cholerae gibi organizmalar ve tifo ve para-tifo hastalıklarına neden olan çeşitli Salmonella suşlarıdır. Patojenik virüsler ayrıca suda bulunabilir. Fluke larvaları, koyun, geyik veya sığırların sıkça bulunduğu alanlarda özellikle tehlikelidir. Bu tür mikroskobik larvalar yutulursa, beyin veya karaciğerde potansiyel olarak yaşamı tehdit edici kistler oluşturabilirler. Bu risk, yaygın olarak yenen su teresi de dahil olmak üzere su içinde veya yakınında yetişen bitkilere yayılır.

Genel olarak, daha fazla insan etkinliği arttırma akımı (yani, dere / nehir ne kadar büyükse), atık su atıklarından, yüzeysel akıştan veya endüstriyel kirleticilerden kaynaklanan kirlenme potansiyeli artar. Yeraltı suyu kirliliği insan faaliyetlerinden (örneğin, yerinde temizlik sistemleri veya madencilik) veya doğal olarak meydana gelebilir. Bilinen veya öngörülen kirlilik risklerinin üzerinde mümkün olan en fazla akışta toplanan su, en düşük kontaminasyon riskini oluşturur ve portatif arıtma yöntemlerine en uygun olanıdır.

Tüm teknikler kendi başlarına tüm tehlikeleri azaltmayacaktır. Topaklaştırmanın ardından filtrelemenin en iyi uygulama olduğu ileri sürülmesine rağmen, pH ve çökelme koşullarını dikkatle kontrol edebilme yeteneği olmadan nadiren uygulanabilir. Bir topaklaştırıcı olarak alumun kötü kullanılması, bu şekilde işlemden geçirilmiş suda kabul edilemez düzeyde alüminyuma yol açabilir. Su depolanacaksa, halojenler daha fazla koruma sağlar.

Tüm teknikler tek başına tüm tehlikeleri azaltmaz. Flokülasyonun ardından filtrasyonun en iyi uygulama olarak önerilmesine rağmen bu, pH'ı ve çökelme koşullarını dikkatli bir şekilde kontrol etme yeteneği olmadan nadiren uygulanabilir. Bir flokülant olarak alumun tavsiye edilmeyen bir şekilde kullanılması, bu şekilde arıtılmış suda kabul edilemez alüminyum seviyelerine yol açabilir. Su depolanacaksa halojenler daha uzun süreli koruma sağlar.

Isı, hastalığa neden olan mikroorganizmaları öldürür ve bazı patojenler için daha yüksek sıcaklıklar ve/veya süre gerekir. Suyun sterilizasyonu (tüm canlı kirleticilerin öldürülmesi) suyun içilmesi güvenli hale getirilmesi için gerekli değildir; sadece enterik (bağırsak) patojenlerini zararsız hale getirmesi gerekir. Kaynatma çoğu kirletici maddeyi ortadan kaldırmaz ve herhangi bir artık koruma bırakmaz.

WHO, suyu kaynama noktasına getirmenin ardından doğal olarak soğutmanın patojenik bakterileri, virüsleri ve protozoayı etkisiz hale getirmek için yeterli olduğunu belirtir.

Hastalık Kontrol ve Önleme Merkezleri (kısaca:CDC, (ingilizce: Centers for Disease Control and Prevention)) 1 dakika boyunca devam eden bir kaynatma önerir. Yüksek rakımlarda ise suyun kaynama noktası düşer. 6.562 fitten (2000 metre) daha yüksek irtifalarda kaynama 3 dakika devam etmelidir.

Tüm bakteriyel patojenler, 60 °C'nin (140 °F) üzerinde hızla öldürülür, bu nedenle, suyu içmek için güvenli hale getirmek için kaynama gerekli olmasa da, suyu kaynatmak için harcanan süre genellikle bakteri konsantrasyonlarını güvenli seviyelere düşürmek için yeterlidir. Keseli tek hücreli patojenler, herhangi bir riski yok etmek için daha yüksek sıcaklıklar gerektirebilir.

Kaynatma her zaman gerekli değildir ve bazen yeterli değildir. Pastörizasyon "Yeterli" patojenlerin öldürüldüğü durumlarda tipik olarak 63 °C'de 30 dakika veya 72 °C'de 15 saniye boyunca meydana gelir. Bazı patojenler kaynama noktasının üzerinde ısıtılmalıdır (ör. botulizmClostridium botulinum için , çoğu endospor , ve daha yüksek prionlar) için gerektirir. Düdüklü tencere ile daha yüksek sıcaklıklar elde edilebilir. Sodis yöntemi gibi ultraviyole ışık (UV) ile birleştirilen ısı gerekli sıcaklığı ve süreyi azaltır.

Taşınabilir pompa filtreleri, kartuş başına 5,000 ila 50,000 litreyi filtreleyen, patojenleri 0.2–0.3 mikrometre (µm) aralığına kadar temizleyen seramik filtrelerle ticari olarak vardır. Bazıları ayrıca aktif kömür filtrelemesini kullanır. Bu türdeki çoğu filtre, "Cryptosporidium" ve "Giardia lamblia" gibi çoğu bakteri ve protozoayı temizler ancak en büyüğü 0.3 µm ve daha büyük çaplar dışında virüsleri kaldırmaz, bu nedenle dezenfeksiyon kimyasallarla veya ultraviyole ışık ile filtrelemeden sonra hala gereklidir. Tüm bakterilerin 0.2 µm pompa filtreleri ile temizlenmediğini belirtmek gerekir; örneğin, iplik benzeri Leptospira spp. (leptospiroza neden olabilir) telleri 0.2 µm filtreden geçecek kadar incedir. Pompa filtrelerindeki eksiklikleri gidermek için etkili kimyasal katkı maddeleri arasında klor, klor dioksit, iyot ve sodyum hipoklorit (ağartıcı) bulunur. Piyasada, virüsleri ve filtre edilemeyen daha küçük bakterileri öldürmek için filtre elemanlarına iyot son muamelesi ekleyen polimer ve seramik filtreler bulunmaktadır, ancak çoğu suya verilen tatsız tat nedeniyle kaybolmuştur. İyot uzun süre yutulduğunda olası olumsuz sağlık etkileri de vardır.

Filtrasyon elemanları, yeniyken çoğu bakteri ve mantar kirletici maddeyi içme suyundan çıkarmak için mükemmel bir iş çıkarırken, elementlerin kendileri kolonizasyon alanları haline gelebilir. Son yıllarda bazı filtreler, gümüş metal nanopartiküllerin seramik elemente ve/veya patojenlerin büyümesini bastırmak için aktif kömüre bağlanmasıyla geliştirilmiştir.

Küçük, elle pompalanan ters ozmoz filtreleri aslen 1980'lerin sonlarında ordu için, örneğin uçaklarda şişirilebilir sallara dahil olmak üzere hayatta kalma ekipmanı olarak kullanılmak üzere geliştirildi. Sivil tipleri mevcuttur. Suyu filtreden geçirmeye zorlamak için bir su besleme hattının statik basıncını kullanmak yerine, basınç, işlev ve görünüm olarak bir tamircinin gres tabancasına benzeyen ve elle çalıştırılan bir pompa ile sağlanır. Bu cihazlar deniz suyundan içilebilir su üretebilir.

Cankurtarma için Taşınabilir Su Ünitesi (kısaca PAUL), insani yardım için taşınabilir ultrafiltrasyon tabanlı bir membran su filtresidir. Acil ve afet durumlarında birim başına günde yaklaşık 400 kişiye merkezi olmayan temiz su tedarikine izin verir. Filtre, ne kimyasallar, ne enerji ne de eğitimli personel ile çalışmak üzere tasarlanmıştır.

Granüler aktif karbon filtreleme, yüksek yüzey alanlı aktif karbon formunu ve adsorbe birçok toksik bileşik dahil olmak üzere birçok bileşiği kullanır. Aktif karbondan geçen su, organik kirlilik, tat veya hoş olmayan kokuları gidermek için genellikle elle pompalanan filtrelerle birlikte kullanılır. Aktif karbon filtreleri genellikle taşınabilir su arıtma cihazlarının birincil arıtma teknikleri olarak kullanılmaz, bunun yerine başka bir arıtma tekniğini tamamlamak için ikincil araçlar olarak kullanılır. En yaygın olarak ön veya son filtreleme için seramik filtrelemeden ayrı bir adımda uygulanır ve her iki durumda da filtrelerin çıkaramadığı bakteri veya virüsleri kontrol etmek için kullanılan kimyasal dezenfektanların eklenmesinden önce uygulanır. Aktif kömür, arıtılmış sudan kloru çıkarabilir, suda kalan patojenlere karşı koruyan herhangi bir kalıntı korumayı ortadan kaldırabilir ve genelde taşınabilir su arıtma işleminde kimyasal dezenfeksiyon işlemlerinden sonra dikkatlice düşünülmeden kullanılmamalıdır. 0.5 µm veya daha küçük gözenek boyutuna sahip Seramik/Karbon Çekirdekli filtreler, kimyasalları ortadan kaldırırken bakteri ve kistleri çıkarmak için mükemmeldir.

Başta klor ve iyot olmak üzere halojenler ile kimyasal dezenfeksiyon, temel hücresel yapıların oksidasyon ve enzimler'den kaynaklanır. Öldürülen mikroorganizmaların hızını ve oranını belirleyen birincil faktörler, artık veya mevcut halojen konsantrasyonu ve maruz kalma süresidir. İkincil faktörler patojen türleri, su sıcaklığı, pH ve organik kirleticilerdir. Tarla suyu dezenfeksiyonunda 10-60 dakika boyunca 1–16 mg/L konsantrasyonların kullanılması genellikle etkilidir. Cryptosporidium ookistleri, muhtemelen Cyclospora türleri, Ascaris yumurtaları halojenlere karşı son derece dirençlidir ve alan inaktivasyonu, ağartıcı ve iyot ile pratik olmayabilir.