Καθαρισμός νερού

Ο καθαρισμός του νερού (water purification) είναι η διαδικασία απομάκρυνσης ανεπιθύμητων χημικών ουσιών, βιολογικών ρύπων, αιωρούμενων στερεών και αερίων από το νερό. Στόχος είναι η παραγωγή νερού κατάλληλου για συγκεκριμένους σκοπούς. Το μεγαλύτερο μέρος του νερού καθαρίζεται και απολυμαίνεται για ανθρώπινη κατανάλωση (πόσιμο νερό), αλλά ο καθαρισμός του νερού μπορεί επίσης να πραγματοποιηθεί για διάφορους άλλους σκοπούς, συμπεριλαμβανομένων ιατρικών, φαρμακολογικών, χημικών και βιομηχανικών εφαρμογών. Η ιστορία του καθαρισμού του νερού περιλαμβάνει μια μεγάλη ποικιλία μεθόδων. Οι μέθοδοι που χρησιμοποιούνται περιλαμβάνουν φυσικές διεργασίες όπως διήθηση, καθίζηση (sedimentation) και απόσταξη, βιολογικές διεργασίες όπως φίλτρα αργής άμμου (slow sand filters) ή βιολογικά ενεργός άνθρακας, χημικές διεργασίες όπως κροκίδωση (flocculation) και χλωρίωση και τη χρήση ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας όπως υπεριώδη μικροβιοκτόνο ακτινοβολία (Ultraviolet germicidal irradiation).

Ο καθαρισμός του νερού μπορεί να μειώσει τη συγκέντρωση σωματιδιακής ύλης, συμπεριλαμβανομένων των αιωρούμενων σωματιδίων, παρασίτων, βακτηρίων, φυκών, ιών και μυκήτων, καθώς και να μειώσει τη συγκέντρωση μιας σειράς διαλυμένης και σωματιδιακής ύλης.

Τα πρότυπα για την ποιότητα του πόσιμου νερού ορίζονται συνήθως από κυβερνήσεις ή από διεθνή πρότυπα. Αυτά τα πρότυπα περιλαμβάνουν συνήθως ελάχιστες και μέγιστες συγκεντρώσεις ρύπων, ανάλογα με την προβλεπόμενη χρήση του νερού.

H οπτική επιθεώρηση δεν μπορεί να καθορίσει εάν το νερό είναι κατάλληλης ποιότητας. Απλές διαδικασίες όπως το βράσιμο ή η χρήση ενός οικιακού φίλτρου νερού στο σημείο χρήσης (συνήθως με ενεργό άνθρακα) δεν επαρκούν για την επεξεργασία όλων των πιθανών ρύπων που μπορεί να υπάρχουν στο νερό από άγνωστη πηγή. Ακόμη και το φυσικό νερό πηγής - που θεωρούνταν ασφαλές για όλους τους πρακτικούς σκοπούς τον 19ο αιώνα - πρέπει πλέον να δοκιμαστεί πριν προσδιοριστεί το είδος της επεξεργασίας που απαιτείται, εάν χρειάζεται. Η χημική και η μικροβιολογική ανάλυση του νερού, αν και ακριβές, είναι ο μόνος τρόπος για να ληφθούν οι απαραίτητες πληροφορίες για να αποφασιστεί η κατάλληλη μέθοδος καθαρισμού.

 Πηγές νερού 

Εδαφικό νερό: Το νερό που αναδύεται από κάποια βαθιά υπόγεια ύδατα μπορεί να έχει πέσει ως βροχή πριν από πολλές δεκάδες, εκατοντάδες ή χιλιάδες χρόνια. Το έδαφος και τα στρώματα των πετρωμάτων φιλτράρουν φυσικά τα υπόγεια ύδατα σε υψηλό βαθμό διαύγειας και συχνά δεν απαιτούν πρόσθετη επεξεργασία εκτός από την προσθήκη χλωρίου ή χλωραμινών ως δευτερογενών απολυμαντικών. Τέτοιο νερό μπορεί να αναδυθεί ως πηγές, αρτεσιανές πηγές ή μπορεί να εξαχθεί από γεωτρήσεις ή πηγάδια. Τα βαθιά υπόγεια ύδατα είναι γενικά πολύ υψηλής βακτηριολογικής ποιότητας (δηλαδή, τα παθογόνα βακτήρια ή τα παθογόνα πρωτόζωα απουσιάζουν συνήθως), αλλά το νερό μπορεί να είναι πλούσιο σε διαλυμένα στερεά, ειδικά ανθρακικά και θειικά άλατα ασβεστίου και μαγνησίου. Ανάλογα με τα στρώματα από τα οποία έχει διασχίσει το νερό, μπορεί επίσης να υπάρχουν και άλλα ιόντα, συμπεριλαμβανομένων των χλωριδίων και των διττανθρακικών. Μπορεί να απαιτείται η μείωση της περιεκτικότητας σε σίδηρο ή μαγγάνιο αυτού του νερού, ώστε να είναι αποδεκτό για πόση, μαγείρεμα και χρήση στο πλυντήριο. Μπορεί επίσης να απαιτείται πρωτογενής απολύμανση. Όπου εφαρμόζεται επαναφόρτιση υπόγειων υδάτων (μια διαδικασία κατά την οποία το νερό του ποταμού εγχέεται σε υδροφόρο στρώμα για την αποθήκευση του νερού σε περιόδους αφθονίας, ώστε να είναι διαθέσιμο σε περιόδους ξηρασίας), τα υπόγεια ύδατα ενδέχεται να απαιτούν πρόσθετη επεξεργασία, ανάλογα με τους ισχύοντες κρατικούς και ομοσπονδιακούς κανονισμούς.
 Λίμνες υψιπέδων και δεξαμενών: Συνήθως βρίσκονται στις πηγές των ποταμών, οι ορεινές δεξαμενές βρίσκονται συνήθως πάνω από οποιαδήποτε ανθρώπινη κατοικία και μπορεί να περιβάλλονται από μια προστατευτική ζώνη για να περιορίζονται οι πιθανότητες μόλυνσης. Τα επίπεδα βακτηρίων και παθογόνων είναι συνήθως χαμηλά, αλλά θα υπάρχουν ορισμένα βακτήρια, πρωτόζωα ή φύκη. Όπου οι ορεινές περιοχές είναι δασωμένες ή τυρφώδεις, τα χουμικά οξέα μπορούν να χρωματίσουν το νερό. Πολλές ορεινές πηγές έχουν χαμηλό pH, το οποίο απαιτεί ρύθμιση.
 Ποτάμια, κανάλια και πεδινές δεξαμενές: Τα πεδινά επιφανειακά ύδατα έχουν σημαντικό βακτηριακό φορτίο και μπορεί επίσης να περιέχουν φύκια, αιωρούμενα στερεά και μια ποικιλία διαλυμένων συστατικών.
 Η γεννήτρια ατμοσφαιρικού νερού (Atmospheric water generator) είναι μια νέα τεχνολογία που μπορεί να παρέχει πόσιμο νερό υψηλής ποιότητας, εξάγοντας νερό από τον αέρα ψύχοντας τον αέρα και συμπυκνώνοντας έτσι τους υδρατμούς.
 Η συλλογή όμβριων υδάτων (Rainwater harvesting) ή η συλλογή ομίχλης (fog collection) που συλλέγουν νερό από την ατμόσφαιρα μπορεί να χρησιμοποιηθεί ειδικά σε περιοχές με σημαντικές περιόδους ξηρασίας και σε περιοχές που αντιμετωπίζουν ομίχλη ακόμη και όταν υπάρχει λίγη βροχή.
 Αφαλάτωση θαλασσινού νερού με απόσταξη ή αντίστροφη ώσμωση.
 Επιφανειακά ύδατα (Surface water): Τα γλυκά ύδατα που είναι ανοιχτά στην ατμόσφαιρα και δεν χαρακτηρίζονται ως υπόγεια ύδατα ονομάζονται επιφανειακά ύδατα.

Επεξεργασία
μικρογραφία|300x300εσ|Τυπικές διαδικασίες επεξεργασίας πόσιμου νερού

 Στόχοι 
Οι στόχοι της επεξεργασίας είναι η απομάκρυνση ανεπιθύμητων συστατικών από το νερό και η χρήση του ως ασφαλούς πόσιμου ή κατάλληλου για συγκεκριμένο σκοπό σε βιομηχανικές ή ιατρικές εφαρμογές. Διατίθενται ποικίλες τεχνικές για την απομάκρυνση ρύπων όπως λεπτά στερεά, μικροοργανισμοί και ορισμένα διαλυμένα ανόργανα και οργανικά υλικά ή περιβαλλοντικοί επίμονοι φαρμακευτικοί ρύποι (environmental persistent pharmaceutical pollutants). Η επιλογή της μεθόδου θα εξαρτηθεί από την ποιότητα του νερού που υποβάλλεται σε επεξεργασία, το κόστος της διαδικασίας επεξεργασίας και τα πρότυπα ποιότητας που αναμένονται από το επεξεργασμένο νερό.

Οι παρακάτω διαδικασίες είναι αυτές που χρησιμοποιούνται συνήθως σε μονάδες καθαρισμού νερού. Ορισμένες ή οι περισσότερες ενδέχεται να μην χρησιμοποιούνται, ανάλογα με την κλίμακα της μονάδας και την ποιότητα του ακατέργαστου νερού.

 Προεπεξεργασία 
 Άντληση και συγκράτηση – Η πλειονότητα του νερού πρέπει να αντλείται από την πηγή του ή να διοχετεύεται σε σωλήνες ή δεξαμενές συγκράτησης. Για να αποφευχθεί η προσθήκη ρύπων στο νερό, αυτή η φυσική υποδομή πρέπει να είναι κατασκευασμένη από κατάλληλα υλικά και να κατασκευάζεται έτσι ώστε να μην συμβαίνει τυχαία μόλυνση.
 Διαλογή – Το πρώτο βήμα στον καθαρισμό των επιφανειακών υδάτων είναι η αφαίρεση μεγάλων υπολειμμάτων, όπως κλαδιά, φύλλα, σκουπίδια και άλλα μεγάλα σώματα, τα οποία ενδέχεται να επηρεάσουν τα επόμενα στάδια καθαρισμού. Τα περισσότερα βαθιά υπόγεια ύδατα δεν χρειάζονται διαλογή πριν από τα άλλα στάδια καθαρισμού.
 Αποθήκευση – Το νερό από τα ποτάμια μπορεί επίσης να αποθηκεύεται σε δεξαμενές όχθης (bankside reservoirs) για περιόδους από λίγες ημέρες έως πολλούς μήνες, ώστε να επιτρέπεται να λάβει χώρα ο φυσικός βιολογικός καθαρισμός. Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό εάν η επεξεργασία γίνεται με φίλτρα αργής άμμου. Οι δεξαμενές αποθήκευσης παρέχουν επίσης ένα προστατευτικό πλαίσιο έναντι σύντομων περιόδων ξηρασίας ή για να επιτρέπουν τη διατήρηση της παροχής νερού κατά τη διάρκεια παροδικών περιστατικών ρύπανσης στον ποταμό πηγής.
 Προχλωρίωση – Σε πολλές μονάδες, το εισερχόμενο νερό χλωριωνόταν για να ελαχιστοποιηθεί η ανάπτυξη ρυπογόνων οργανισμών στις σωληνώσεις και τις δεξαμενές. Λόγω των πιθανών αρνητικών επιπτώσεων στην υγεία (βλ. χλώριο παρακάτω), η χρήση του έχει σε μεγάλο βαθμό διακοπεί..

Διόρθωση pH
Το καθαρό νερό έχει pH κοντά στο 7 (ούτε αλκαλικό, ούτε όξινο). Το θαλασσινό νερό μπορεί να έχει τιμές pH που κυμαίνονται από 7,5 έως 8,4 (μέτρια αλκαλικό). Το γλυκό νερό μπορεί να έχει τιμές pH που κυμαίνονται σε μεγάλο βαθμό ανάλογα με τη γεωλογία της λεκάνης απορροής ή του υδροφόρου στρώματος και την επίδραση των εισροών ρύπων (όξινη βροχή).

Εάν το νερό είναι όξινο (χαμηλότερο από 7), μπορούν να προστεθούν ασβέστης, σόδα ή καυστική σόδα (υδροξείδιο του νατρίου) για την αύξηση του pH κατά τη διάρκεια των διεργασιών καθαρισμού του νερού και είναι ιδιαίτερα κοινή πρακτική για την αποσκλήρυνση του νερού (water softening). Η επιλογή της χημικής ουσίας που χρησιμοποιείται για την αύξηση του pH εξαρτάται συχνά από την αλκαλικότητα του ανθρακικού άλατος στο νερό. Η προσθήκη τέτοιων χημικών ουσιών αυξάνει τη συγκέντρωση ανθρακικών ιόντων, εξαναγκάζοντας την καθίζηση του ανθρακικού ασβεστίου και του ανθρακικού μαγνησίου σε ακόμη υψηλότερο pH. Τελικά, η σκληρότητα του νερού μειώνεται.

Για πολύ όξινα νερά, οι απαερωτές με εξαναγκασμένη ροή αέρα μπορούν να αποτελέσουν έναν αποτελεσματικό τρόπο αύξησης του pH, απομακρύνοντας το διαλυμένο διοξείδιο του άνθρακα από το νερό. Η αλκαλοποίηση του νερού βοηθά στην αποτελεσματική λειτουργία των διεργασιών πήξης και κροκίδωσης και επίσης βοηθά στην ελαχιστοποίηση του κινδύνου διάλυσης του μολύβδου από τους σωλήνες μολύβδου και από το καλάι μόλυβδου στα εξαρτήματα σωληνώσεων. Η επαρκής αλκαλικότητα μειώνει επίσης τη διαβρωτικότητα του νερού στους σωλήνες σιδήρου. Οξέα (διοξείδιο του άνθρακα, υδροχλωρικό οξύ ή θειικό οξύ) μπορεί να προστεθούν σε αλκαλικά νερά σε ορισμένες περιπτώσεις για να μειωθεί το pH. Το αλκαλικό νερό (πάνω από pH 7,0) δεν σημαίνει απαραίτητα ότι ο μόλυβδος ή ο χαλκός από το υδραυλικό σύστημα δεν θα διαλυθούν στο νερό. Η ικανότητα του νερού να καθιζάνει ανθρακικό ασβέστιο για να προστατεύει τις μεταλλικές επιφάνειες και να μειώνει την πιθανότητα διάλυσης τοξικών μετάλλων στο νερό είναι συνάρτηση του pH, της περιεκτικότητας σε ανόργανα άλατα, της θερμοκρασίας, της αλκαλικότητας και της συγκέντρωσης ασβεστίου.

 Πήξη και συσσωμάτωση 
Ένα από τα πρώτα βήματα στις περισσότερες συμβατικές διαδικασίες καθαρισμού νερού είναι η προσθήκη χημικών ουσιών για να βοηθήσουν στην απομάκρυνση των σωματιδίων που αιωρούνται στο νερό. Τα σωματίδια μπορεί να είναι ανόργανα όπως άργιλος και ιλύς ή οργανικά όπως φύκια, βακτήρια, ιούς, πρωτόζωα και φυσική οργανική ύλη. Τα ανόργανα και οργανικά σωματίδια συμβάλλουν στη θολότητα και το χρώμα του νερού.

Η προσθήκη ανόργανων πηκτικών όπως το θειικό αργίλιο (ή στυπτηρία), ή άλατα σιδήρου (III) όπως ο τριχλωριούχος σίδηρος προκαλεί αρκετές ταυτόχρονες χημικές και φυσικές αλληλεπιδράσεις πάνω και μεταξύ των σωματιδίων. Μέσα σε δευτερόλεπτα, τα αρνητικά φορτία στα σωματίδια εξουδετερώνονται από ανόργανα πηκτικά. Επίσης, μέσα σε δευτερόλεπτα, αρχίζουν να σχηματίζονται ιζήματα υδροξειδίου μετάλλου των ιόντων σιδήρου και αργιλίου. Αυτά τα ιζήματα συνδυάζονται σε μεγαλύτερα σωματίδια μέσω φυσικών διεργασιών όπως η κίνηση Μπράουν και μέσω επαγόμενης ανάμειξης, η οποία μερικές φορές αναφέρεται ως κροκίδωση. Τα άμορφα υδροξείδια μετάλλων είναι γνωστά ως "κροκίδες" (floc). Τα μεγάλα, άμορφα υδροξείδια αργιλίου και σιδήρου (III) προσροφούν και παγιδεύουν σωματίδια σε εναιώρημα και διευκολύνουν την απομάκρυνση των σωματιδίων με επακόλουθες διεργασίες καθίζησης και διήθησης.Edzwald, James K., ed. (2011). Water Quality and Treatment. 6th Edition. New York:McGraw-Hill.https://www.accessengineeringlibrary.com/content/book/9780071630115?implicit-login=true 

Τα υδροξείδια του αργιλίου σχηματίζονται σε ένα αρκετά στενό εύρος pH, συνήθως από 5,5 έως περίπου 7,7. Τα υδροξείδια του σιδήρου (III) μπορούν να σχηματιστούν σε μεγαλύτερο εύρος pH, συμπεριλαμβανομένων επιπέδων pH χαμηλότερων από αυτά που είναι αποτελεσματικά για τη στυπτηρία, συνήθως από 5,0 έως 8,5.Crittenden, John C., et al., eds. (2005). Water Treatment:  Principles and Design. 2nd Edition. Hoboken, NJ:Wiley. 

Στη βιβλιογραφία, υπάρχει μεγάλη συζήτηση και σύγχυση σχετικά με τη χρήση των όρων πήξη και συσσωμάτωση: Πού τελειώνει η πήξη και πού αρχίζει η κροκίδωση; Στις μονάδες καθαρισμού νερού, υπάρχει συνήθως μια διαδικασία μονάδας ταχείας ανάμειξης υψηλής ενέργειας (χρόνος συγκράτησης σε δευτερόλεπτα), κατά την οποία προστίθενται οι πηκτικές χημικές ουσίες, ακολουθούμενες από λεκάνες κροκίδωσης (οι χρόνοι συγκράτησης κυμαίνονται από 15 έως 45 λεπτά), όπου οι χαμηλές ενεργειακές εισροές περιστρέφουν μεγάλα πτερύγια ή άλλες συσκευές ήπιας ανάμειξης για να ενισχύσουν τον σχηματισμό κροκίδων. Στην πραγματικότητα, οι διαδικασίες πήξης και κροκίδωσης συνεχίζονται μόλις προστεθούν τα πηκτικά μεταλλικά άλατα.

Τα οργανικά πολυμερή αναπτύχθηκαν τη δεκαετία του 1960 ως βοηθήματα σε πηκτικά και, σε ορισμένες περιπτώσεις, ως υποκατάστατα των ανόργανων πηκτικών αλάτων μετάλλων. Τα συνθετικά οργανικά πολυμερή είναι ενώσεις υψηλού μοριακού βάρους που φέρουν αρνητικά, θετικά ή ουδέτερα φορτία. Όταν οργανικά πολυμερή προστίθενται στο νερό με σωματίδια, οι ενώσεις υψηλού μοριακού βάρους προσροφώνται στις επιφάνειες των σωματιδίων και μέσω γεφύρωσης μεταξύ των σωματιδίων συγχωνεύονται με άλλα σωματίδια για να σχηματίσουν κροκίδες. Το PolyDADMAC είναι ένα δημοφιλές κατιονικό (θετικά φορτισμένο) οργανικό πολυμερές που χρησιμοποιείται σε μονάδες καθαρισμού νερού.

 Καθίζηση 
Τα νερά που εξέρχονται από τη λεκάνη κροκίδωσης μπορούν να εισέλθουν στη λεκάνη καθίζησης, η οποία ονομάζεται επίσης λεκάνη διαύγασης. Είναι μια μεγάλη δεξαμενή με χαμηλές ταχύτητες νερού, που επιτρέπουν στις κροκίδες να καθιζάνουν στον πυθμένα. Η λεκάνη καθίζησης βρίσκεται καλύτερα κοντά στη λεκάνη κροκίδωσης, ώστε η διέλευση μεταξύ των δύο διεργασιών να μην επιτρέπει την καθίζηση ή τη διάσπαση των κροκίδων. Οι λεκάνες καθίζησης (Sedimentation basins) μπορεί να είναι ορθογώνιες, όπου το νερό ρέει από άκρο σε άκρο, ή κυκλικές όπου η ροή είναι από το κέντρο προς τα έξω. Η εκροή της λεκάνης καθίζησης γίνεται συνήθως πάνω από ένα φράγμα, επομένως μόνο ένα λεπτό ανώτερο στρώμα νερού - αυτό που βρίσκεται πιο μακριά από τη λάσπη – να εξέρχεται.

Το 1904, ο Allen Hazen έδειξε ότι η αποτελεσματικότητα μιας διαδικασίας καθίζησης ήταν συνάρτηση της ταχύτητας καθίζησης των σωματιδίων, της ροής μέσω της δεξαμενής και της επιφάνειας της δεξαμενής. Οι δεξαμενές καθίζησης σχεδιάζονται συνήθως εντός ενός εύρους ρυθμών υπερχείλισης από 1250 έως 2500 λίτρα ανά τετραγωνικό μέτρο ανά ώρα. Γενικά, η αποτελεσματικότητα της λεκάνης καθίζησης δεν είναι συνάρτηση του χρόνου παραμονής ή του βάθους της λεκάνης. Ωστόσο, το βάθος της λεκάνης πρέπει να είναι επαρκές ώστε τα ρεύματα νερού να μην διαταράσσουν τη λάσπη και να προωθούνται οι αλληλεπιδράσεις των καθιζανόντων σωματιδίων. Καθώς οι συγκεντρώσεις σωματιδίων στο καθιζάνον νερό αυξάνονται κοντά στην επιφάνεια της λάσπης στον πυθμένα της δεξαμενής, οι ταχύτητες καθίζησης μπορούν να αυξηθούν λόγω συγκρούσεων και συσσωμάτωσης σωματιδίων. Οι τυπικοί χρόνοι παραμονής για την καθίζηση ποικίλλουν από 1,5 έως 4 ώρες και τα βάθη της λεκάνης ποικίλλουν από 3 έως 4,5 μέτρα.

Διαυγαστήρες ελασμάτων (Lamella clarifiers), κεκλιμένες επίπεδες πλάκες ή σωλήνες μπορούν να προστεθούν σε παραδοσιακές λεκάνες καθίζησης για να βελτιωθεί η απόδοση απομάκρυνσης σωματιδίων. Οι κεκλιμένες πλάκες και σωλήνες αυξάνουν δραστικά την επιφάνεια που είναι διαθέσιμη για την απομάκρυνση σωματιδίων, σε συμφωνία με την αρχική θεωρία του Hazen. Η επιφάνεια του εδάφους που καταλαμβάνει μια λεκάνη καθίζησης με κεκλιμένες πλάκες ή σωλήνες μπορεί να είναι πολύ μικρότερη από μια συμβατική λεκάνη καθίζησης.

 Αποθήκευση και απομάκρυνση λάσπης 
Καθώς τα σωματίδια κατακάθονται στον πυθμένα μιας λεκάνης καθίζησης, σχηματίζεται ένα στρώμα λάσπης στον πυθμένα της δεξαμενής, το οποίο πρέπει να αφαιρεθεί και να υποβληθεί σε επεξεργασία. Η ποσότητα της λάσπης που παράγεται είναι σημαντική, συχνά 3 έως 5 τοις εκατό του συνολικού όγκου του νερού που πρόκειται να επεξεργαστεί. Το κόστος επεξεργασίας και διάθεσης της λάσπης μπορεί να επηρεάσει το λειτουργικό κόστος μιας μονάδας επεξεργασίας νερού. Η λεκάνη καθίζησης μπορεί να είναι εξοπλισμένη με μηχανικές συσκευές καθαρισμού που καθαρίζουν συνεχώς τον πυθμένα της ή η λεκάνη μπορεί να τίθεται περιοδικά εκτός λειτουργίας και να καθαρίζεται χειροκίνητα.

 Διαυγαστήρες κουβέρτας κροκίδων 
Μια υποκατηγορία της καθίζησης είναι η απομάκρυνση σωματιδίων μέσω παγίδευσης σε ένα στρώμα αιωρούμενων κροκίδων καθώς το νερό ωθείται προς τα πάνω. Το κύριο πλεονέκτημα των διαυγαστήρων με κουβέρτα κροκίδων είναι ότι καταλαμβάνουν μικρότερο χώρο από την συμβατική καθίζηση. Τα μειονεκτήματα είναι ότι η απόδοση απομάκρυνσης σωματιδίων μπορεί να ποικίλλει σημαντικά ανάλογα με τις αλλαγές στην ποιότητα του εισερχόμενου νερού και τον ρυθμό ροής του εισερχόμενου νερού.

 Επίπλευση με διαλυμένο αέρα 
Όταν τα σωματίδια που πρόκειται να απομακρυνθούν δεν καθιζάνουν εύκολα από το διάλυμα, χρησιμοποιείται συχνά η επίπλευση με διαλυμένο αέρα (dissolved air flotation, DAF). Μετά τις διαδικασίες πήξης και κροκίδωσης, το νερό ρέει στις δεξαμενές DAF όπου οι διαχύτες αέρα στον πυθμένα της δεξαμενής δημιουργούν λεπτές φυσαλίδες που προσκολλώνται στις κροκίδες, με αποτέλεσμα μια επιπλέουσα μάζα συμπυκνωμένων κροκίδων. Η επιπλέουσα κουβέρτα κροκίδων αφαιρείται από την επιφάνεια και το διαυγασμένο νερό αποσύρεται από τον πυθμένα της δεξαμενής DAF.
Οι παροχές νερού που είναι ιδιαίτερα ευάλωτες στην άνθηση μονοκύτταρων φυκιών και οι παροχές με χαμηλή θολότητα και έντονο χρώμα χρησιμοποιούν συχνά DAF.

Φιλτράρισμα
Μετά τον διαχωρισμό των περισσότερων κροκίδων, το νερό φιλτράρεται ως τελικό βήμα για την απομάκρυνση των υπολειπόμενων αιωρούμενων σωματιδίων και των μη καθιζανόντων κροκίδων.

 Φίλτρα ταχείας άμμου 
Ο πιο συνηθισμένος τύπος φίλτρου είναι ένα φίλτρο ταχείας άμμου. Το νερό κινείται κάθετα προς τα κάτω μέσα από την άμμο, η οποία συχνά έχει ένα στρώμα ενεργού άνθρακα ή ανθρακίτη πάνω από την άμμο. Το ανώτερο στρώμα απομακρύνει τις οργανικές ενώσεις, οι οποίες συμβάλλουν στη γεύση και την οσμή. Ο χώρος μεταξύ των σωματιδίων της άμμου είναι μεγαλύτερος από τα μικρότερα αιωρούμενα σωματίδια, επομένως η απλή διήθηση δεν είναι αρκετή. Τα περισσότερα σωματίδια περνούν από τα επιφανειακά στρώματα, αλλά παγιδεύονται σε χώρους πόρων ή προσκολλώνται σε σωματίδια άμμου. Η αποτελεσματική διήθηση εκτείνεται στο βάθος του φίλτρου. Αυτή η ιδιότητα του φίλτρου είναι το κλειδί για τη λειτουργία του: εάν το ανώτερο στρώμα της άμμου μπλοκάρει όλα τα σωματίδια, το φίλτρο θα φράξει γρήγορα.

Για τον καθαρισμό του φίλτρου, το νερό διοχετεύεται γρήγορα προς τα πάνω μέσα από το φίλτρο, αντίθετα από την κανονική κατεύθυνση (ονομάζεται ανάστροφη έκπλυση) για την απομάκρυνση των ενσωματωμένων ή ανεπιθύμητων σωματιδίων. Πριν από αυτό το βήμα, μπορεί να διοχετευτεί πεπιεσμένος αέρας μέσω του πυθμένα του φίλτρου για να διασπαστούν τα συμπυκνωμένα μέσα φίλτρου και να βοηθηθεί η διαδικασία ανάστροφης πλύσης. Αυτό είναι γνωστό ως καθαρισμός με αέρα. Αυτό το μολυσμένο νερό μπορεί να απορριφθεί μαζί με τη λάσπη από τη λεκάνη καθίζησης, ή μπορεί να ανακυκλωθεί με ανάμειξη με το ακατέργαστο νερό που εισέρχεται στη μονάδα, αν και αυτό συχνά θεωρείται φτωχή πρακτική, καθώς επανεισάγει αυξημένη συγκέντρωση βακτηρίων στο ακατέργαστο νερό.

Ορισμένες μονάδες επεξεργασίας νερού χρησιμοποιούν φίλτρα πίεσης. Αυτά λειτουργούν με την ίδια αρχή όπως τα φίλτρα ταχείας βαρύτητας, με τη διαφορά ότι το μέσο φιλτραρίσματος περικλείεται σε ένα χαλύβδινο δοχείο και το νερό διέρχεται μέσω αυτού υπό πίεση.

Πλεονεκτήματα:

 Φιλτράρει πολύ μικρότερα σωματίδια από ό,τι μπορούν τα φίλτρα χαρτιού και άμμου.
 Φιλτράρει σχεδόν όλα τα σωματίδια που είναι μεγαλύτερα από το καθορισμένο μέγεθος πόρων τους.
 Είναι αρκετά λεπτά και έτσι τα υγρά ρέουν μέσα από αυτά αρκετά γρήγορα.
 Είναι αρκετά ανθεκτικά και έτσι μπορούν να αντέξουν διαφορές πίεσης σε αυτά συνήθως 2-5 ατμόσφαιρες.
 Μπορούν να καθαριστούν (να ξεπλυθούν ξανά) και να επαναχρησιμοποιηθούν.

 Φίλτρα αργής άμμου 

Τα φίλτρα αργής άμμου μπορούν να χρησιμοποιηθούν όπου υπάρχει επαρκής γη και χώρος, καθώς το νερό ρέει πολύ αργά μέσα από τα φίλτρα. Αυτά τα φίλτρα βασίζονται σε βιολογικές διαδικασίες επεξεργασίας για τη δράση τους και όχι σε φυσικό φιλτράρισμα. Είναι προσεκτικά κατασκευασμένα χρησιμοποιώντας διαβαθμισμένα στρώματα άμμου, με την πιο χονδρή άμμο, μαζί με λίγο χαλίκι, στο κάτω μέρος και την πιο λεπτή άμμο στην κορυφή. Οι αποχετεύσεις στη βάση μεταφέρουν το επεξεργασμένο νερό μακριά για απολύμανση. Η διήθηση εξαρτάται από την ανάπτυξη ενός λεπτού βιολογικού στρώματος, που ονομάζεται ζωογλοιακό (zoogleal) στρώμα, στην επιφάνεια του φίλτρου. Ένα αποτελεσματικό φίλτρο άμμου αργής ροής μπορεί να παραμείνει σε λειτουργία για πολλές εβδομάδες ή και μήνες, εάν η προεπεξεργασία είναι καλά σχεδιασμένη, και παράγει νερό με πολύ χαμηλό διαθέσιμο επίπεδο θρεπτικών συστατικών, το οποίο σπάνια επιτυγχάνεται με φυσικές μεθόδους επεξεργασίας. Τα πολύ χαμηλά επίπεδα θρεπτικών συστατικών επιτρέπουν στο νερό να αποστέλλεται με ασφάλεια μέσω συστημάτων διανομής με πολύ χαμηλά επίπεδα απολυμαντικού, μειώνοντας έτσι τον ερεθισμό των καταναλωτών από τα επικίνδυνα επίπεδα χλωρίου και παραπροϊόντων χλωρίου. Τα φίλτρα αργής άμμου δεν πλένονται αντίστροφα. Συντηρούνται με την απόξεση του ανώτερου στρώματος άμμου όταν η ροή τελικά εμποδίζεται από τη βιολογική ανάπτυξη.

Φιλτράρισμα όχθης 
Στη διήθηση όχθης, τα φυσικά ιζήματα σε μια όχθη ποταμού χρησιμοποιούνται για να παρέχουν το πρώτο στάδιο φιλτραρίσματος ρύπων. Ενώ συνήθως δεν είναι αρκετά καθαρό για να χρησιμοποιηθεί απευθείας για πόσιμο νερό, το νερό που λαμβάνεται από τα σχετικά πηγάδια άντλησης είναι πολύ λιγότερο προβληματικό από το νερό του ποταμού που λαμβάνεται απευθείας από τον ποταμό.

 Διήθηση μεμβράνης 
Τα φίλτρα μεμβράνης χρησιμοποιούνται ευρέως για το φιλτράρισμα τόσο του πόσιμου νερού όσο και των λυμάτων. Για το πόσιμο νερό, τα φίλτρα μεμβράνης μπορούν να αφαιρέσουν σχεδόν όλα τα σωματίδια μεγαλύτερα από 0,2 μm—συμπεριλαμβανομένων των Giardia και Cryptosporidium. Τα φίλτρα μεμβράνης αποτελούν μια αποτελεσματική μορφή τριτοβάθμιας επεξεργασίας όταν είναι επιθυμητή η επαναχρησιμοποίηση του νερού για τη βιομηχανία, για περιορισμένους οικιακούς σκοπούς, ή πριν από την απόρριψη του νερού σε ένα ποτάμι που χρησιμοποιείται από πόλεις πιο κάτω. Χρησιμοποιούνται ευρέως στη βιομηχανία, ιδιαίτερα για την παρασκευή ποτών (συμπεριλαμβανομένου του εμφιαλωμένου νερού). Ωστόσο, καμία διήθηση δεν μπορεί να αφαιρέσει ουσίες που είναι πραγματικά διαλυμένες στο νερό, όπως φωσφορικά, νιτρικά και ιόντα βαρέων μετάλλων.

 Απομάκρυνση ιόντων και άλλων διαλυμένων ουσιών 
Η υπερδιήθηση με συνθετικές μεμβράνες (Ultrafiltration membranes): χρησιμοποιεί πολυμερείς μεμβράνες με χημικά σχηματισμένους μικροσκοπικούς πόρους που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για το φιλτράρισμα των διαλυμένων ουσιών, αποφεύγοντας τη χρήση πηκτικών. Ο τύπος των μεμβρανικών μέσων καθορίζει πόση πίεση απαιτείται για να διοχετευτεί το νερό και τι μεγέθη μικροοργανισμών μπορούν να φιλτραριστούν.

Ανταλλαγή ιόντων (Ion exchange): Τα συστήματα ανταλλαγής ιόντων χρησιμοποιούν στήλες γεμισμένες με ιονανταλλακτικές ρητίνες ή ζεόλιθο για την αντικατάσταση ανεπιθύμητων ιόντων. Η πιο συνηθισμένη περίπτωση είναι η αποσκλήρυνση του νερού που συνίσταται στην αφαίρεση ιόντων Ca2+ και Mg2+, αντικαθιστώντας τα με ήπια (φιλικά προς το σαπούνι) ιόντα Na+ ή K+. Οι ρητίνες ανταλλαγής ιόντων χρησιμοποιούνται επίσης για την απομάκρυνση τοξικών ιόντων όπως νιτρώδη, μόλυβδο, υδράργυρο, αρσενικό και πολλά άλλα.

Αποσκλήρυνση με κατακρήμνιση (Precipitative softening):  Νερό πλούσιο σε σκληρότητα (ιόντα ασβεστίου και μαγνησίου) υποβάλλεται σε επεξεργασία με ασβέστη (οξείδιο του ασβεστίου) ή/και (ανθρακικό νάτριο) για την καθίζηση του ανθρακικού ασβεστίου από το διάλυμα, αξιοποιώντας το φαινόμενο κοινού ιόντος (common ion effect).

Ηλεκτροαπιονισμός: Το νερό διέρχεται μεταξύ ενός θετικού ηλεκτροδίου και ενός αρνητικού ηλεκτροδίου. Οι μεμβράνες ανταλλαγής ιόντων επιτρέπουν μόνο σε θετικά ιόντα να μεταναστεύσουν από το επεξεργασμένο νερό προς το αρνητικό ηλεκτρόδιο και μόνο σε αρνητικά ιόντα προς το θετικό ηλεκτρόδιο. Υψηλής καθαρότητας απιονισμένο νερό παράγεται συνεχώς, παρόμοια με την επεξεργασία ανταλλαγής ιόντων. Η πλήρης απομάκρυνση ιόντων από το νερό είναι δυνατή εάν πληρούνται οι κατάλληλες συνθήκες. Το νερό προεπεξεργάζεται συνήθως με μονάδα αντίστροφης ώσμωσης για την απομάκρυνση μη ιονικών οργανικών ρύπων και με μεμβράνες μεταφοράς αερίων για την απομάκρυνση διοξειδίου του άνθρακα. Η ανάκτηση νερού κατά 99% είναι δυνατή εάν το ρεύμα συμπυκνώματος τροφοδοτείται στην είσοδο της RO.

 Απολύμανση 

Η απολύμανση επιτυγχάνεται τόσο με το φιλτράρισμα των επιβλαβών μικροοργανισμών όσο και με την προσθήκη απολυμαντικών χημικών ουσιών. Το νερό απολυμαίνεται για να σκοτώσει τυχόν παθογόνα που διέρχονται από τα φίλτρα και για να παρέχει μια υπολειμματική δόση απολυμαντικού για να σκοτώσει ή να απενεργοποιήσει δυνητικά επιβλαβείς μικροοργανισμούς στα συστήματα αποθήκευσης και διανομής. Πιθανά παθογόνα περιλαμβάνουν ιούς, βακτήρια, συμπεριλαμβανομένων των Σαλμονέλα, Χολέρα, Καμπυλοβακτηρίδια και σιγγέλλα, καθώς και πρωτόζωα, συμπεριλαμβανομένων των  Giardia lamblia  και άλλων κρυπτοσποριδίων. Μετά την εισαγωγή οποιουδήποτε χημικού απολυμαντικού παράγοντα, το νερό συνήθως διατηρείται σε προσωρινή αποθήκευση - συχνά ονομάζεται δεξαμενή επαφής ή διαυγές πηγάδι - για να ολοκληρωθεί η απολυμαντική δράση.

 Απολύμανση με χλώριο 
Η πιο συνηθισμένη μέθοδος απολύμανσης περιλαμβάνει κάποια μορφή χλωρίου ή των ενώσεών του όπως χλωραμίνη ή διοξείδιο του χλωρίου. Το χλώριο είναι ένα ισχυρό οξειδωτικό που σκοτώνει γρήγορα πολλούς επιβλαβείς μικροοργανισμούς. Επειδή το χλώριο είναι τοξικό αέριο, υπάρχει κίνδυνος απελευθέρωσης που σχετίζεται με τη χρήση του. Αυτό το πρόβλημα αποφεύγεται με τη χρήση υποχλωριώδους νατρίου, το οποίο είναι ένα σχετικά φθηνό διάλυμα που χρησιμοποιείται στην οικιακή χλωρίνη και απελευθερώνει ελεύθερο χλώριο όταν διαλύεται σε νερό. Τα διαλύματα χλωρίου μπορούν να παραχθούν επί τόπου με ηλεκτρόλυση κοινών διαλυμάτων άλατος. Μια στερεή μορφή, το υποχλωριώδες ασβέστιο, απελευθερώνει χλώριο κατά την επαφή με το νερό. Ωστόσο, ο χειρισμός του στερεού απαιτεί πιο τακτική ανθρώπινη επαφή μέσω του ανοίγματος των σακουλών και της έκχυσης σε σχέση με τη χρήση φιαλών αερίου ή χλωρίνης, οι οποίες αυτοματοποιούνται πιο εύκολα. Η παραγωγή υγρού υποχλωριώδους νατρίου είναι φθηνή και είναι επίσης ασφαλέστερη από τη χρήση αερίου ή στερεού χλωρίου. Επίπεδα χλωρίου έως 4 χιλιοστόγραμμα ανά λίτρο (4 μέρη ανά εκατομμύριο) θεωρούνται ασφαλή στο πόσιμο νερό.

Όλες οι μορφές χλωρίου χρησιμοποιούνται ευρέως, παρά τα αντίστοιχα μειονεκτήματά τους. Ένα μειονέκτημα είναι ότι το χλώριο από οποιαδήποτε πηγή αντιδρά με φυσικές οργανικές ενώσεις στο νερό σχηματίζοντας δυνητικά επιβλαβή χημικά υποπροϊόντα. Αυτά τα υποπροϊόντα, τριαλογονομεθάνια (trihalomethanes, THMs) και αλογονοοξικά οξέα (haloacetic acids, HAAs), είναι και τα δύο καρκινογόνα σε μεγάλες ποσότητες και ρυθμίζονται από την Υπηρεσία Προστασίας Περιβάλλοντος των Ηνωμένων Πολιτειών (EPA) και την Επιθεώρηση Πόσιμου Νερού στο Ηνωμένο Βασίλειο. Ο σχηματισμός THMs και αλογονοξικών οξέων μπορεί να ελαχιστοποιηθεί με την αποτελεσματική απομάκρυνση όσο το δυνατόν περισσότερων οργανικών ουσιών από το νερό πριν από την προσθήκη χλωρίου. Αν και το χλώριο είναι αποτελεσματικό στην εξόντωση βακτηρίων, έχει περιορισμένη αποτελεσματικότητα έναντι παθογόνων πρωτόζωων που σχηματίζουν κύστεις στο νερό, όπως το Giardia lamblia και το Cryptosporidium.

 Απολύμανση με διοξείδιο του χλωρίου 
Το διοξείδιο του χλωρίου είναι ένα απολυμαντικό με ταχύτερη δράση από το στοιχειακό χλώριο. Χρησιμοποιείται σχετικά σπάνια επειδή σε ορισμένες περιπτώσεις μπορεί να δημιουργήσει υπερβολικές ποσότητες χλωριωδών, το οποίο είναι ένα υποπροϊόν που ρυθμίζεται σε χαμηλά επιτρεπόμενα επίπεδα στις Ηνωμένες Πολιτείες. Το διοξείδιο του χλωρίου μπορεί να παρέχεται ως υδατικό διάλυμα και να προστίθεται στο νερό για να αποφευχθούν προβλήματα χειρισμού αερίων. Οι συσσωρεύσεις αερίου διοξειδίου του χλωρίου μπορεί να εκραγούν αυθόρμητα.

Χλωραμίνωση
Η χρήση της χλωραμίνης γίνεται όλο και πιο συνηθισμένη ως απολυμαντικό. Αν και η χλωραμίνη δεν είναι τόσο ισχυρό οξειδωτικό, παρέχει ένα υπολειμματικό μεγαλύτερης διάρκειας από το ελεύθερο χλώριο λόγω του χαμηλότερου οξειδοαναγωγικού δυναμικού της σε σύγκριση με το ελεύθερο χλώριο. Επίσης, δεν σχηματίζει εύκολα τριαλογονομεθάνια (THM) ή αλογονοξικά οξέα (παραπροϊόντα απολύμανσης).

Είναι δυνατή η μετατροπή του χλωρίου σε χλωραμίνη προσθέτοντας αμμωνία στο νερό μετά την προσθήκη χλωρίου. Το χλώριο και η αμμωνία αντιδρούν σχηματίζοντας χλωραμίνη. Τα συστήματα διανομής νερού που απολυμαίνονται με χλωραμίνες ενδέχεται να παρουσιάσουν νιτροποίηση, καθώς η αμμωνία είναι ένα θρεπτικό συστατικό για την ανάπτυξη βακτηρίων, με τα νιτρικά να παράγονται ως υποπροϊόν.
 Απολύμανση με όζον 
Το όζον είναι ένα ασταθές μόριο που αποδίδει εύκολα ένα άτομο οξυγόνου, παρέχοντας έναν ισχυρό οξειδωτικό παράγοντα που είναι τοξικός για τους περισσότερους υδατογενείς οργανισμούς. Είναι ένα πολύ ισχυρό, ευρέος φάσματος απολυμαντικό που χρησιμοποιείται ευρέως στην Ευρώπη και σε μερικούς δήμους στις Ηνωμένες Πολιτείες και τον Καναδά. Η απολύμανση με όζον, ή οζονοποίηση, είναι μια αποτελεσματική μέθοδος για την απενεργοποίηση επιβλαβών πρωτόζωων που σχηματίζουν κύστεις. Λειτουργεί επίσης καλά έναντι σχεδόν όλων των άλλων παθογόνων. Το όζον παρασκευάζεται με τη διέλευση οξυγόνου μέσω υπεριώδους φωτός ή μιας κρύας ηλεκτρικής εκκένωσης. Για να χρησιμοποιηθεί το όζον ως απολυμαντικό, πρέπει να δημιουργηθεί επί τόπου και να προστεθεί στο νερό μέσω επαφής με φυσαλίδες. Μερικά από τα πλεονεκτήματα του όζοντος περιλαμβάνουν την παραγωγή λιγότερων επικίνδυνων παραπροϊόντων και την απουσία προβλημάτων γεύσης και οσμής (σε σύγκριση με τη χλωρίωση νερού).Neumann, H. (1981). "Bacteriological safety of hot tap water in developing countries." Public Health Rep.84:812–814. Ελλείψει υπολειμματικού απολυμαντικού στο νερό, μπορεί να προστεθεί χλώριο ή χλωραμίνη σε όλο το σύστημα διανομής για την απομάκρυνση τυχόν παθογόνων μικροοργανισμών στις σωληνώσεις διανομής.

Το όζον χρησιμοποιείται σε μονάδες πόσιμου νερού από το 1906, όπου κατασκευάστηκε η πρώτη βιομηχανική μονάδα οζονισμού στη Νίκαια της Γαλλίας. Ο Οργανισμός Τροφίμων και Φαρμάκων των ΗΠΑ έχει δεχτεί το όζον ως ασφαλές και εφαρμόζεται ως αντιμικροβιακός παράγοντας για την επεξεργασία, την αποθήκευση και την επεξεργασία τροφίμων. Ωστόσο, αν και σχηματίζονται λιγότερα υποπροϊόντα με την οζονοποίηση, έχει ανακαλυφθεί ότι το όζον αντιδρά με ιόντα βρωμίου στο νερό για να παράγει συγκεντρώσεις βρωμικών που είναι ύποπτα καρκινογόνα. Το βρωμίδιο μπορεί να βρεθεί στις πηγές γλυκού νερού σε επαρκείς συγκεντρώσεις για να παράγει (μετά την οζονοποίηση) περισσότερα από 10 μέρη ανά δισεκατομμύριο (ppb) βρωμικού  το μέγιστο επίπεδο ρύπων που έχει οριστεί από την USEPA. Η απολύμανση με όζον είναι επίσης ενεργοβόρα.

 Απολύμανση με υπεριώδη ακτινοβολία 
Η υπεριώδης ακτινοβολία (UV) είναι πολύ αποτελεσματική στην απενεργοποίηση κύστεων, σε νερό με χαμηλή θολότητα. Η αποτελεσματικότητα της απολύμανσης με υπεριώδη ακτινοβολία μειώνεται καθώς αυξάνεται η θολότητα, ως αποτέλεσμα της απορρόφησης, σκέδασης και σκίασης που προκαλούνται από αιωρούμενα στερεά. Το κύριο μειονέκτημα της χρήσης της υπεριώδους ακτινοβολίας είναι ότι, όπως και η επεξεργασία με όζον, δεν αφήνει υπολείμματα απολυμαντικού στο νερό. Επομένως, μερικές φορές είναι απαραίτητο να προστεθεί ένα υπολειμματικό απολυμαντικό μετά την πρωτογενή διαδικασία απολύμανσης. Αυτό γίνεται συχνά με την προσθήκη χλωραμινών, οι οποίες συζητήθηκαν παραπάνω ως πρωτογενές απολυμαντικό. Όταν χρησιμοποιούνται με αυτόν τον τρόπο, οι χλωραμίνες παρέχουν ένα αποτελεσματικό υπολειμματικό απολυμαντικό με πολύ λίγες από τις αρνητικές επιπτώσεις της χλωρίωσης.

 Ηλιακή απολύμανση 
Πάνω από 2 εκατομμύρια άνθρωποι σε 28 αναπτυσσόμενες χώρες χρησιμοποιούν ηλιακή απολύμανση για την καθημερινή επεξεργασία του πόσιμου νερού.

 Ιονίζουσα ακτινοβολία 
Όπως και η υπεριώδης ακτινοβολία, η αποστείρωση με ιονίζουσα ακτινοβολία (ακτίνες Χ, ακτίνες γάμμα και δέσμες ηλεκτρονίων) έχει χρησιμοποιηθεί για την αποστείρωση του νερού.

 Βρωμίωση και ιωδίωση 
Το βρώμιο και το ιώδιο μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν ως απολυμαντικά. Ωστόσο, το χλώριο στο νερό είναι πάνω από τρεις φορές πιο αποτελεσματικό ως απολυμαντικό έναντι του Εσερίχια κόλι από μια ισοδύναμη συγκέντρωση βρωμίου και πάνω από έξι φορές πιο αποτελεσματικό από μια ισοδύναμη συγκέντρωση ιωδίου. Το ιώδιο χρησιμοποιείται συνήθως για τον καθαρισμό του νερού σε φορητές συσκευές και το βρώμιο είναι συνηθισμένο ως απολυμαντικό πισίνας.

 Φορητός καθαρισμός νερού 
Φορητές συσκευές και μέθοδοι καθαρισμού νερού είναι διαθέσιμες για απολύμανση και επεξεργασία σε καταστάσεις έκτακτης ανάγκης ή σε απομακρυσμένες τοποθεσίες. Η απολύμανση είναι ο πρωταρχικός στόχος, καθώς οι αισθητικοί παράγοντες όπως η γεύση, η οσμή, η εμφάνιση και τα ίχνη χημικής μόλυνσης δεν επηρεάζουν τη βραχυπρόθεσμη ασφάλεια του πόσιμου νερού.

 Πρόσθετες επιλογές επεξεργασίας 
 Φθορίωση νερού: σε πολλές περιοχές προστίθεται φθόριο στο νερό με στόχο την πρόληψη της τερηδόνας. Το φθόριο προστίθεται συνήθως μετά τη διαδικασία απολύμανσης. Στις ΗΠΑ, η φθορίωση ολοκληρώνεται συνήθως με την προσθήκη εξαφθοροπυριτικού οξέος, το οποίο αποσυντίθεται στο νερό, αποδίδοντας ιόντα φθορίου.
 Βελτιστοποίηση νερού: Πρόκειται για μια μέθοδο μείωσης των επιπτώσεων του σκληρού νερού. Σε συστήματα νερού που υπόκεινται σε θέρμανση, μπορούν να εναποτεθούν άλατα σκληρότητας καθώς η αποσύνθεση των διττανθρακικών ιόντων δημιουργεί ανθρακικά ιόντα που καθιζάνουν από το διάλυμα. Το νερό με υψηλές συγκεντρώσεις αλάτων σκληρότητας μπορεί να υποστεί επεξεργασία με ανθρακικό νάτριο, το οποίο αποβάλλει την περίσσεια των αλάτων μέσω του φαινομένου κοινού ιόντος, παράγοντας ανθρακικό ασβέστιο πολύ υψηλής καθαρότητας. Το ιζηματοποιημένο ανθρακικό ασβέστιο πωλείται παραδοσιακά στους κατασκευαστές οδοντόκρεμας. Αρκετές άλλες μέθοδοι επεξεργασίας βιομηχανικού και οικιακού νερού ισχυρίζονται (χωρίς γενική επιστημονική αποδοχή) ότι περιλαμβάνουν τη χρήση μαγνητικών ή/και ηλεκτρικών πεδίων που μειώνουν τις επιπτώσεις του σκληρού νερού.
Μείωση της μολυβδοδιαλυτότητας: Σε περιοχές με φυσικά όξινα νερά χαμηλής αγωγιμότητας (δηλαδή, επιφανειακές βροχοπτώσεις σε ορεινά βουνά με πυριγενή πετρώματα), το νερό μπορεί να είναι ικανό να διαλύσει μόλυβδο από τυχόν σωλήνες μολύβδου στους οποίους μεταφέρεται. Η προσθήκη μικρών ποσοτήτων φωσφορικών ιόντων  και η ελαφρά αύξηση του pH συμβάλλουν στη σημαντική μείωση της μολυβδοδιαλυτότητας δημιουργώντας αδιάλυτα άλατα του μολύβδου στις εσωτερικές επιφάνειες των σωλήνων.
 Αφαίρεση ραδίου: Ορισμένες πηγές υπόγειων υδάτων περιέχουν ράδιο, ένα ραδιενεργό χημικό στοιχείο. Τυπικές πηγές περιλαμβάνουν πολλές πηγές υπόγειων υδάτων βόρεια του ποταμού Ιλινόις στο Ιλινόις, στις Ηνωμένες Πολιτείες Αμερικής. Το ράδιο μπορεί να απομακρυνθεί με ανταλλαγή ιόντων ή με επεξεργασία νερού. Η αντίστροφη ροή ή η λάσπη που παράγεται είναι, ωστόσο, ένα ραδιενεργό απόβλητο χαμηλού επιπέδου.
 Αφαίρεση φθορίου: Παρόλο που το φθόριο προστίθεται στο νερό σε πολλές περιοχές, ορισμένες περιοχές του κόσμου έχουν υπερβολικά επίπεδα φυσικού φθορίου στο νερό της πηγής. Τα υπερβολικά επίπεδα μπορεί να είναι τοξικά, ή να προκαλέσουν ανεπιθύμητα αισθητικά αποτελέσματα, όπως χρώση των δοντιών. Οι μέθοδοι μείωσης των επιπέδων φθορίου είναι μέσω της επεξεργασίας με μέσα φίλτρου ενεργής αλουμίνας και οστικού άνθρακα.

 Άλλες τεχνικές καθαρισμού νερού 
Άλλες δημοφιλείς μέθοδοι για τον καθαρισμό του νερού, ειδικά για τοπικές ιδιωτικές προμήθειες, παρατίθενται παρακάτω. Σε κάποιες χώρες, ορισμένες από αυτές τις μεθόδους χρησιμοποιούνται για μεγάλης κλίμακας δημοτικές προμήθειες. Ιδιαίτερα σημαντικές είναι η απόσταξη (αφαλάτωση του θαλασσινού νερού) και η αντίστροφη ώσμωση.

 Θερμική 
Η θέρμανση του νερού στο σημείο βρασμού (περίπου  στο επίπεδο της θάλασσας) είναι ο παλαιότερος και πιο αποτελεσματικός τρόπος, καθώς εξαλείφει τα περισσότερα μικρόβια που προκαλούν εντερικές ασθένειες, αλλά δεν μπορεί να απομακρύνει χημικές τοξίνες ή ακαθαρσίες. Για την ανθρώπινη υγεία, δεν απαιτείται πλήρης αποστείρωση του νερού, καθώς τα ανθεκτικά στη θερμότητα μικρόβια δεν επηρεάζουν τα έντερα. Η παραδοσιακή συμβουλή για βράσιμο νερού για δέκα λεπτά αποσκοπεί κυρίως στην πρόσθετη ασφάλεια, καθώς τα μικρόβια αρχίζουν να πεθαίνουν σε θερμοκρασίες μεγαλύτερες από . Αν και το σημείο βρασμού μειώνεται με την αύξηση του υψομέτρου, αυτό δεν αρκεί για να επηρεάσει την απολύμανση. Σε περιοχές όπου το νερό είναι σκληρό (δηλαδή, περιέχει σημαντικά διαλυμένα άλατα ασβεστίου), ο βρασμός αποσυνθέτει τα διττανθρακικά ιόντα, με αποτέλεσμα τη μερική καθίζηση ως ανθρακικό ασβέστιο. Αυτή είναι η γούνα που συσσωρεύεται στα στοιχεία του βραστήρα κ.λπ., σε περιοχές με σκληρό νερό. Με εξαίρεση το ασβέστιο, ο βρασμός δεν απομακρύνει τις διαλυμένες ουσίες με υψηλότερο σημείο βρασμού από το νερό και στην πραγματικότητα αυξάνει τη συγκέντρωσή τους (λόγω της απώλειας μέρους του νερού ως ατμού). Ο βρασμός δεν αφήνει υπολειμματικό απολυμαντικό στο νερό. Επομένως, το νερό που βράζεται και στη συνέχεια αποθηκεύεται για οποιοδήποτε χρονικό διάστημα μπορεί να αποκτήσει νέα παθογόνα.

 Προσρόφηση 
Ο κοκκώδης ενεργός άνθρακας είναι μια μορφή ενεργού άνθρακα με μεγάλη επιφάνεια. Προσροφά πολλές ενώσεις, συμπεριλαμβανομένων πολλών τοξικών ενώσεων. Το νερό που διέρχεται από ενεργό άνθρακα χρησιμοποιείται συνήθως σε δημοτικές περιοχές με οργανική μόλυνση, γεύση ή οσμές. Πολλά οικιακά φίλτρα νερού και ενυδρεία χρησιμοποιούν φίλτρα ενεργού άνθρακα για τον καθαρισμό του νερού. Τα οικιακά φίλτρα για πόσιμο νερό περιέχουν μερικές φορές άργυρο ως μεταλλικό νανοσωματίδιο. Εάν το νερό διατηρηθεί στο μπλοκ του άνθρακα για μεγαλύτερα χρονικά διαστήματα, μπορούν να αναπτυχθούν μικροοργανισμοί στο εσωτερικό του, με αποτέλεσμα τη ρύπανση και τη μόλυνση. Τα νανοσωματίδια αργύρου είναι εξαιρετικό αντιβακτηριακό υλικό και μπορούν να αποσυνθέσουν τοξικές αλογονο-οργανικές ενώσεις, όπως τα φυτοφάρμακα, σε μη τοξικά οργανικά προϊόντα. Το φιλτραρισμένο νερό πρέπει να χρησιμοποιείται αμέσως μετά το φιλτράρισμα, καθώς η μικρή ποσότητα των υπολειπόμενων μικροβίων μπορεί να πολλαπλασιαστεί με την πάροδο του χρόνου. Γενικά, αυτά τα οικιακά φίλτρα απομακρύνουν πάνω από το 90% του χλωρίου σε ένα ποτήρι επεξεργασμένο νερό. Αυτά τα φίλτρα πρέπει να αντικαθίστανται περιοδικά, διαφορετικά η βακτηριακή περιεκτικότητα του νερού μπορεί να αυξηθεί λόγω της ανάπτυξης βακτηρίων μέσα στη μονάδα φίλτρου.

 Απόσταξη 
Η απόσταξη περιλαμβάνει το βράσιμο του νερού για την παραγωγή υδρατμού. Ο ατμός έρχεται σε επαφή με μια ψυχρή επιφάνεια όπου συμπυκνώνεται ως υγρό. Επειδή οι διαλυμένες ουσίες κανονικά δεν εξατμίζονται, παραμένουν στο βρασμένο διάλυμα. Ακόμη και η απόσταξη δεν καθαρίζει πλήρως το νερό, λόγω ρύπων με παρόμοια σημεία βρασμού και σταγονιδίων μη εξατμισμένου υγρού που μεταφέρονται με τον ατμό. Ωστόσο, με απόσταξη μπορεί να ληφθεί 99,9% καθαρό νερό.

Η απόσταξη μέσω μεμβρανών με άμεση επαφή (Direct contact membrane distillation, DCMD) διοχετεύει θερμό θαλασσινό νερό κατά μήκος της επιφάνειας μιας υδρόφοβης πολυμερούς μεμβράνης. Το εξατμισμένο νερό διέρχεται από τη θερμή πλευρά μέσα από τους πόρους της μεμβράνης, σχηματίζοντας ένα ρεύμα κρύου καθαρού νερού στην άλλη πλευρά. Η διαφορά στην τάση ατμών μεταξύ της θερμής και της ψυχρής πλευράς βοηθά στην προώθηση των μορίων του νερού.

 Αντίστροφη ώσμωση 
Η αντίστροφη ώσμωση περιλαμβάνει μηχανική πίεση που ασκείται για να ωθήσει το νερό να περάσει μέσα από μια ημιπερατή μεμβράνη. Οι ρύποι παραμένουν στην άλλη πλευρά της μεμβράνης. Η αντίστροφη ώσμωση είναι θεωρητικά η πιο ολοκληρωμένη διαθέσιμη μέθοδος καθαρισμού νερού μεγάλης κλίμακας, αν και είναι δύσκολο να δημιουργηθούν τέλειες ημιπερατές μεμβράνες. Εκτός εάν οι μεμβράνες συντηρούνται καλά, φύκια και άλλες μορφές ζωής μπορούν να αποικίσουν τις μεμβράνες.

 Κρυστάλλωση 
Το διοξείδιο του άνθρακα ή άλλο αέριο χαμηλού μοριακού βάρους μπορεί να αναμειχθεί με μολυσμένο νερό σε υψηλή πίεση και χαμηλή θερμοκρασία για να σχηματίσει εξώθερμα κρυστάλλους ένυδρου αερίου. Το ένυδρο άλας μπορεί να διαχωριστεί με φυγοκέντρηση ή καθίζηση. Το νερό μπορεί να απελευθερωθεί από τους ένυδρους κρυστάλλους με θέρμανση.

 Επιτόπια οξείδωση 
Η επιτόπια χημική οξείδωση (In situ chemical oxidation, (ISCO) είναι μια προηγμένη διαδικασία οξείδωσης. Χρησιμοποιείται για την αποκατάσταση εδάφους ή/και υπόγειων υδάτων για τη μείωση των συγκεντρώσεων στοχευμένων ρύπων. Η ISCO επιτυγχάνεται με την έγχυση ή την εισαγωγή οξειδωτικών στο μολυσμένο μέσο (έδαφος ή υπόγεια ύδατα) για την καταστροφή των ρύπων. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αποκατάσταση μιας ποικιλίας οργανικών ενώσεων, συμπεριλαμβανομένων ορισμένων που είναι ανθεκτικές στη φυσική αποικοδόμηση.

 Βιοαποκατάσταση 
Η βιοαποκατάσταση χρησιμοποιεί μικροοργανισμούς για την απομάκρυνση των αποβλήτων από μια μολυσμένη περιοχή. Από το 1991, η βιοαποκατάσταση αποτελεί μια προτεινόμενη τακτική για την απομάκρυνση ακαθαρσιών όπως αλκάνια, υπερχλωρικά και μέταλλα. Η βιοαποκατάσταση έχει σημειώσει επιτυχία επειδή τα υπερχλωρικά άλατα είναι ιδιαίτερα διαλυτά, γεγονός που καθιστά δύσκολη την απομάκρυνσή τους. Παραδείγματα εφαρμογών του στελέχους Dechloromonas agitata CKB περιλαμβάνουν μελέτες πεδίου που διεξήχθησαν στο Μέριλαντ και στις νοτιοδυτικές ΗΠΑ.

 Υπεροξείδιο του υδρογόνου 
Το υπεροξείδιο του υδρογόνου () είναι ένα κοινό απολυμαντικό που μπορεί να καθαρίσει το νερό. Συνήθως παράγεται σε χημικά εργοστάσια και μεταφέρεται στο μολυσμένο νερό. Μια εναλλακτική προσέγγιση χρησιμοποιεί έναν καταλύτη χρυσού-παλλάδιου για τη σύνθεση  από άτομα υδρογόνου και οξυγόνου του περιβάλλοντος στο σημείο χρήσης. Το τελευταίο αναφέρθηκε ότι είναι ταχύτερο και 107 φορές πιο ισχυρό στην εξόντωση του εσερίχια κόλι από το εμπορικό , και πάνω από 108 φορές πιο αποτελεσματικό από το χλώριο. Η καταλυτική αντίδραση παράγει επίσης δραστικές μορφές οξυγόνου (reactive oxygen species, ROS) που συνδέονται και αποικοδομούν άλλες ενώσεις.

 Ασφάλεια και αντιπαραθέσεις 
Τον Απρίλιο του 2007, η παροχή νερού στο Σπένσερ της Μασαχουσέτης στις Ηνωμένες Πολιτείες Αμερικής μολύνθηκε με περίσσεια υδροξειδίου του νατρίου (αλισίβα) όταν ο εξοπλισμός επεξεργασίας παρουσίασε δυσλειτουργία.

Πολλοί δήμοι έχουν στραφεί από το ελεύθερο χλώριο στη χλωραμίνη ως απολυμαντικό μέσο. Ωστόσο, η χλωραμίνη φαίνεται να είναι διαβρωτικός παράγοντας σε ορισμένα συστήματα ύδρευσης. Η χλωραμίνη μπορεί να διαλύσει την προστατευτική μεμβράνη στο εσωτερικό παλαιότερων γραμμών παροχής, οδηγώντας στην έκπλυση μολύβδου σε οικιακές βρύσες. Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε επιβλαβή έκθεση, συμπεριλαμβανομένων αυξημένων επιπέδων μολύβδου στο αίμα. Ο μόλυβδος είναι μια γνωστή νευροτοξίνη.

 Απιονισμένο νερό 
Η απόσταξη απομακρύνει όλα τα μέταλλα από το νερό, και οι μέθοδοι μεμβράνης της αντίστροφης ώσμωσης και της νανοδιήθησης απομακρύνουν τα περισσότερα από όλα τα μέταλλα. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα το απιονισμένο νερό που δεν θεωρείται ιδανικό πόσιμο νερό. Ο Παγκόσμιος Οργανισμός Υγείας διερευνά τις επιπτώσεις του απιονισμένου νερού στην υγεία από το 1980. Πειράματα σε ανθρώπους διαπίστωσαν ότι το απιονισμένο νερό αύξησε την διούρηση και την αποβολή ηλεκτρολυτών, με μειωμένη συγκέντρωση καλίου στον ορό του αίματος. Το μαγνήσιο, το ασβέστιο και άλλα μέταλλα στο νερό μπορούν να βοηθήσουν στην προστασία από διατροφικές ελλείψεις. Το απιονισμένο νερό μπορεί επίσης να αυξήσει τον κίνδυνο από τοξικά μέταλλα επειδή απομακρύνει πιο εύκολα υλικά από σωληνώσεις όπως ο μόλυβδος και το κάδμιο, κάτι που αποτρέπεται από διαλυμένα μέταλλα όπως το ασβέστιο και το μαγνήσιο. Το νερό με χαμηλή περιεκτικότητα σε μεταλλικά στοιχεία έχει εμπλακεί σε συγκεκριμένες περιπτώσεις δηλητηρίασης από μόλυβδο σε βρέφη, όταν ο μόλυβδος από σωλήνες απομακρύνεται με ιδιαίτερα υψηλούς ρυθμούς στο νερό. Οι συστάσεις για το μαγνήσιο έχουν τεθεί σε ελάχιστη δόση 10 mg/L με βέλτιστη δόση 20–30 mg/L. Για το ασβέστιο ελάχιστη δόση 20 mg/L και βέλτιστη δόση 40–80 mg/L, και συνολική σκληρότητα νερού (με προσθήκη μαγνησίου και ασβεστίου) από 2 έως 4 mmol/L. Σε σκληρότητα νερού άνω των 5 mmol/L, έχει παρατηρηθεί υψηλότερη συχνότητα εμφάνισης χολόλιθων, νεφρόλιθων, ουρόλιθων, αρθροπάθειας και αρθροπαθειών. Επιπλέον, οι διαδικασίες αφαλάτωσης μπορούν να αυξήσουν τον κίνδυνο βακτηριακής μόλυνσης.

Οι κατασκευαστές οικιακών αποστακτήρων νερού ισχυρίζονται το αντίθετο—ότι τα μέταλλα στο νερό είναι η αιτία πολλών ασθενειών και ότι τα περισσότερα ωφέλιμα μέταλλα προέρχονται από τα τρόφιμα, όχι από το νερό.

Ιστορικό
Τα πρώτα πειράματα για τη διήθηση του νερού έγιναν τον 17ο αιώνα. Ο Φράνσις Μπέικον προσπάθησε να αφαλατώσει το θαλασσινό νερό περνώντας τη ροή μέσα από ένα φίλτρο άμμου. Αν και το πείραμά του δεν πέτυχε, σηματοδότησε την αρχή ενός νέου ενδιαφέροντος στον τομέα. Οι πατέρες της μικροσκοπίας, Άντον φαν Λέβενχουκ και Ρόμπερτ Χουκ, χρησιμοποίησαν το πρόσφατα εφευρεθέν μικροσκόπιο για να παρατηρήσουν για πρώτη φορά μικρά σωματίδια υλικού που αιωρούνταν στο νερό, θέτοντας τις βάσεις για τη μελλοντική κατανόηση των παθογόνων που μεταδίδονται στο νερό.

Φίλτρο άμμου
Η πρώτη τεκμηριωμένη χρήση φίλτρων άμμου για τον καθαρισμό της παροχής νερού χρονολογείται από το 1804, όταν ο ιδιοκτήτης ενός λευκαντηρίου στο Πέισλι της Σκωτίας, Τζον Γκιμπ, εγκατέστησε ένα πειραματικό φίλτρο, πουλώντας το ανεπιθύμητο πλεόνασμα του στο κοινό.. Αυτή η μέθοδος βελτιώθηκε τις επόμενες δύο δεκαετίες από μηχανικούς που εργάζονταν για ιδιωτικές εταιρείες ύδρευσης και κορυφώθηκε με την πρώτη δημόσια παροχή επεξεργασμένου νερού στον κόσμο, η οποία εγκαταστάθηκε από τον μηχανικό James Simpson στο Λονδίνο το 1829. Αυτή η εγκατάσταση παρείχε φιλτραρισμένο νερό για κάθε κάτοικο της περιοχής και ο σχεδιασμός του δικτύου αντιγράφηκε ευρέως σε όλο το Ηνωμένο Βασίλειο τις επόμενες δεκαετίες.

Η πρακτική της επεξεργασίας νερού έγινε σύντομα ευρέως διαδεδομένη και κοινή, και τα πλεονεκτήματα του συστήματος έγιναν εμφανή μετά τις έρευνες του γιατρού John Snow κατά τη διάρκεια της επιδημίας χολέρας στην Broad Street το 1854. Ο Snow ήταν σκεπτικός απέναντι στην τότε κυρίαρχη θεωρία του μιάσματος που δήλωνε ότι οι ασθένειες προκλήθηκαν από επιβλαβείς κακούς ατμούς. Αν και η μικροβιακή θεωρία της νόσου δεν είχε ακόμη αναπτυχθεί, οι παρατηρήσεις του Σνόου τον οδήγησαν να απορρίψει την επικρατούσα θεωρία. Το δοκίμιό του του 1855 με τίτλο Σχετικά με τον τρόπο επικοινωνίας της χολέρας κατέδειξε οριστικά τον ρόλο της παροχής νερού στην εξάπλωση της επιδημίας χολέρας στο Σόχο, με τη χρήση ενός χάρτη κατανομής κουκκίδων και στατιστικών αποδείξεων για να καταδείξει τη σύνδεση μεταξύ της ποιότητας της πηγής νερού και των κρουσμάτων χολέρας. Τα δεδομένα του έπεισαν το τοπικό συμβούλιο να απενεργοποιήσει την αντλία νερού, γεγονός που έθεσε αμέσως τέλος στην επιδημία.

 Χλωρίωση νερού 
Ο John Snow ήταν ο πρώτος που χρησιμοποίησε με επιτυχία το χλώριο για την απολύμανση της παροχής νερού στο Σόχο που είχε βοηθήσει στην εξάπλωση της επιδημίας χολέρας. Ο William Soper χρησιμοποίησε επίσης χλωριωμένο ασβέστη για την επεξεργασία των λυμάτων που παρήγαγαν οι ασθενείς με τύφο το 1879.

 Παγκόσμια 
Σύμφωνα με μια έκθεση του Παγκόσμιου Οργανισμού Υγείας (ΠΟΥ) του 2007, 1,1 δισεκατομμύρια άνθρωποι δεν έχουν πρόσβαση σε βελτιωμένη παροχή πόσιμου νερού. Το 88% των 4 δισεκατομμυρίων ετήσιων κρουσμάτων διαρροϊκής νόσου αποδίδεται σε επισφαλές νερό και ανεπαρκείς αποχετεύσεις και υγιεινή, ενώ 1,8 εκατομμύρια άνθρωποι πεθαίνουν από νόσο διάρροιας κάθε χρόνο. Ο ΠΟΥ εκτιμά ότι το 94% αυτών των κρουσμάτων διαρροϊκών ασθενειών μπορούν να προληφθούν μέσω τροποποιήσεων στο περιβάλλον, συμπεριλαμβανομένης της πρόσβασης σε ασφαλές νερό. Απλές τεχνικές για την επεξεργασία του νερού στο σπίτι, όπως η χλωρίωση, τα φίλτρα και η ηλιακή απολύμανση, καθώς και για την αποθήκευσή του σε ασφαλή δοχεία, θα μπορούσαν να σώσουν έναν τεράστιο αριθμό ζωών κάθε χρόνο. Η μείωση των θανάτων από υδατογενείς ασθένειες αποτελεί σημαντικό στόχο δημόσιας υγείας στις αναπτυσσόμενες χώρες.

Η παγκόσμια αγορά καθαρισμού νερού αξίζει 22 δισεκατομμύρια δολάρια. Τα φίλτρα και οι καθαριστές νερού για το σπίτι στην Ινδία είναι κοινά.

Παραπομπές

Παραπέρα μελέτη



 EPA. "Ground Water and Drinking Water" Overview and detailed information on US regulatory program and related drinking water topics

Εξωτερικοί σύνδεσμοι

American Water Works Association
"Water On Tap: What You Need To Know."  – Consumer Guide to Drinking Water in the US (EPA)
Emergency Disinfection of Drinking Water – Camping, Hiking and Travel (CDC)
Code of Federal Regulations, Title 40, Part 141  – U.S. National Primary Drinking Water Regulations

Κατηγορία:Τεχνολογία νερού