Vízellátás-csatornázás közegészségügyi ismeretei

Tartalom

Előszó 15
Ajánlás 17
Bevezetés 19
1. Mikrobiológiai- és kémiai kockázat 23
1.1. Alapkifejezések definíciója 23
1.2. A vízminőség-probléma kockázati alapú becslése 23
1.2.1. Valószínűségi analízis a kockázatbecsléshez 24
1.2.1.1. A hiba-fa és az esemény-fa analízis 24
1.2.1.2. A döntési-fák 28
1.3. Vízeredetű fertőző betegségkockázatok 32
1.4. Kémiai kockázat 36
1.5. Az emberi egészségkockázat becslése állatkísérletek alapján 41
1.6. Veszély azonosítása, expozíció értékelése 43
1.6.1. Hagyományos dózis-válasz becslés 43
1.6.2. Biológiai alapú modellek a kockázatbecslési bizonytalanság csökkentéséhez 44
1.6.3. Azonnali (akut) és hosszú távú (long-term) hatások 46
1.6.4. Mikroorganizmus gazda-specifikus adatok 46
1.7. Mikrobák-fertőtlenítési melléktermékek probléma 48
1.8. Ivóvíz: komplex keverék 49
1.9. Szervetlen vegyületek az ivóvízben 50
1.10. Irodalom 51
2. Patogén- és szennyezésindikátor mikróbák az ivóvízben 55
2.1. Vírusok az ivóvízellátásban 55
2.1.1. A vírus-probléma általános jellemzése 55
2.1.2. Vírus túlélés a víztisztítás és a fertőtlenítés során 59
2.1.3. A vírusok stabilitása a vízi környezetben 63
2.1.4. A vizek vírusszennyeződése 64
2.1.5. Víruseltávolítás víztisztítással 67
2.2. Indikátor mikroorganizmusok 71
2.2.1. Az indikátor mikroorganizmusok eredete 71
2.2.2. Az indikátor mikroorganizmusok kritériumai 75
2.2.3. A coliform indikátor jövője 76
2.2.4. Kutatások, fejlesztések irányai 78
2.2.5. Alternatív indikátor rendszerek 80
2.2.5.1. Fekális streptococcus 80
2.2.5.2. Clostridium perfringens 81
2.2.5.3. Bakteriofágok 82
2.2.5.4. Rhodococcus spp 82
2.2.5.5. HPC baktériumok 83
2.2.5.6. Colifágok 84
2.2.5.7. Különböző bakteriofág csoportok, mint fekális indikátorok 87
2.2.6. A 0/100 mL vízminták coliform-információ tartalma 90
2.2.7. Nagymértékű mikrobiológiai vízminőség romlás coliform kimutatás nélkül 92
2.2.8. A coliform szabvány, mint a víz eredetű egészség kockázatok indikátora 93
2.3. Escherichia coli inaktiválása ózonnal 93
2.4. A coliformok károsodása fertőtlenítéskor 97
2.4.1. Károsodás vízben 97
2.4.2. Károsodást okozó tényezők 97
2.4.3. A sejtkárosodást figyelembe vevő fertőtlenítési kinetika 101
2.4.4. Coliformok klórral szembeni érzékenysége 103
2.5. Patogének a vízelosztó rendszer biofilmjében 104
2.6. Legionella pneumophila az ivóvízellátásban 108
2.6.1. Mikrobiológiai jellemzés 108
2.6.2. Klinikai szimptómák 108
2.6.3. A L. pneumophila eredete 110
2.6.4. Fertőzési veszély helyei 111
2.6.5. Inaktiválás víztisztítással 114
2.6.5.1. Hiperklórozás 114
2.6.5.2. Eltávolítás hővel 115
2.6.5.3. Ózonizálás 115
2.6.5.4. Ultraviola sugárzás 116
2.6.5.5. Inaktiválás réz- és az ezüstionok egyedi vagy együttes alkalmazásával 116
2.6.5.6. Legionella inaktiválása ultraviola (UV) sugárzással 120
2.6.5.7. UV - sugárzás alkalmazási alternatívái 121
2.7. Kolera az ivóvízellátásban 123
2.7.1. Kolerajárványok 123
2.7.2. Szimptómák 124
2.7.3. Átvitel, túlélés 124
2.7.4. Eltávolítás, inaktiválás víztisztítással 124
2.8. Adenovírusok 125
2.9. Az AIDS probléma és az ivóvízellátás 127
2.9.1. A Hív vírus inaktiválása 128
2.9.2. Az AIDS víz általi átvitele 129
2.10. Protozoon szervezetek az ivóvízellátásban 129
2.10.1. Cryptosporidium 130
2.10.1.1. Értékelése, eredete 130
2.10.1.2. Gazdaspecifikusság 132
2.10.1.3. Cryptosporidium és a szennyvíztisztítás kapcsolata 133
2.10.1.4. Előfordulás nyersvizekben 135
2.10.1.5. Cryptosporidium jelentkezési esetei a vízművekben 140
2.10.1.6. Egyéb forrásokból származó cryptosporidiosis 140
2.10.1.7. A vízgyűjtőterület használata és a Cryptosporidium előfordulása 145
2.10.1.8. A Cryptosporidium eltávolítása, inaktiválása víztisztítással 146
2.10.2. Giardia 166
2.10.2.1. Életciklusa 168
2.10.2.2. Átvitel 170
2.10.2.3. A giardiasis szimptómái 171
2.10.2.4. Giardia előfordulása 171
2.10.2.5. Megelőzési lehetőségek 174
2.10.2.6. Giardia eltávolítás és inaktiválás 175
2.11. Amőba cysták az ivóvízellátásban 186
2.11.1. Életciklus 187
2.11.2. Előfordulás 187
2.11.3. Fertőtlenítés 188
2.12. Echinococcus az ivóvízellátásban 190
2.13. Cyclospora sp 193
2.13.1. A protozoon mikroorganizmus jellemzése 193
2.13.2. Spóraképződés, cystakibocsátás 194
2.13.3. A cyclospora morfológiai tulajdonságai 195
2.14. Irodalom 196
3. Cianobaktérium toxinok a vízben 221
3.1. A toxin-termelő cianobaktériumok 225
3.2. Toxintermelés 227
3.3. A cianobaktérium tömegprodukció fő okai és hatásai 228
3.3.1. A fény hatásai 231
3.3.2. A hőmérséklet hatása 231
3.3.3. A nitrogén és foszfor hatásai 232
3.3.4. A nyomelemek hatásai 232
3.3.5. A szaporodási fázis hatása 233
3.4. A cianobaktérium toxinok ökológiai jelentősége 234
3.5. A toxinok víztérbejutásának, rezisztenciájának hatása a vízellátásra 235
3.6. Cianobaktérium toxinok, szerkezetük 236
3.7. A toxikus cianobaktérium tömegprodukciók szabályozása 242
3.8. Közegészségügyi vonatkozások 248
3.9. Elektronmikroszkópos vizsgálatok 249
3.10. A vízbe jutott toxin lebomlása 253
3.11. A cianobaktérium toxinok eltávolítása víztisztítással 254
3.11.1. Poralakú aktívszén (PAC) 258
3.11.2. Mikrocisztin-LR adszorpció 259
3.11.3. Oxidáció 264
3.11.4. Egyéb tisztítási módok 265
3.11.5. A tisztítási eljárások összefoglaló értékelése 266
3.12. Közegészségügyi hatások és kockázatbecslés 268
3.12.1. Toxikus cianobaktérium előfordulások 268
3.12.2. Kockázatbecslése 271
3.12.3. Az ivóvízzel kapcsolatos kockázat 273
3.13. Irodalom 274
4. Fizikai-, és kémiai szennyezőanyagok 281
4.1. Radon a vízellátásban 281
4.1.1. Előfordulása 281
4.1.2. Közegészségügyi hatásai 284
4.1.3. A radon megjelenése a lakásokban 286
4.1.4. A radon vízből levegőbe kerülése 286
4.1.5. A levegőben lévő aeroszol szennyezőanyag - részecskék sajátosságai 288
4.1.6. A levegőben lévő aeroszol részecskék és a radon bomlástermékei közötti egymásrahatás 288
4.1.7. A vízből származó radon közegészségügyi kockázata 289
4.1.8. A légúti lerakódás 292
4.1.9. A zuhanyozás tartósság- és a zuhanyozás után a fürdőszobában töltött idő hatása 294
4.1.9.1. Egymást követő zuhanyozások 295
4.1.10. Fürdőszoba dimenziók hatása 295
4.1.11. Ventilláció hatása 295
4.1.12. Modellezés 297
4.1.13. Tisztítástechnológiák 298
4.2. Ólom a vízellátásban 304
4.2.1. Az ólom lehetséges közegészségügyi hatásai 304
4.2.2. Az ólom eredete 305
4.2.3. A víztisztításhoz alkalmazott vegyszerek hatása 306
4.2.4. A korrózióból származó ólom - források 306
4.2.5. Az ólom tulajdonságai és kémiája 308
4.2.6. Ólomszabályozási módszerek 311
4.2.6.1. Kémiai kezelési módszerek 312
4.2.6.2. A felületi bevonatok 312
4.2.6.3. Passzíváló bevonat képződése 315
4.2.7. A korróziószabályozás és a fertőtlenítési melléktermékek kapcsolata 320
4.2.8. Ólomszint trendek 323
4.2.9. Az anyagátadási modell 325
4.3. A higany közegészségügyi hatásai a vízellátásban 326
4.3.1. A higany körforgása a természetben 328
4.3.2. Oxidációs állapotok 329
4.3.3. Bakteriális abszorpció és biotranszformáció 330
4.3.4. A higany körfolyamata a kútvizekben 331
4.3.5. Közegészségügyi megítélés 331
4.4. Peszticidek 331
4.4.1. A peszticidek fajtái, tulajdonságaik, sorsuk a természetben 331
4.4.2. Felszíni vizek peszticid trendjei 334
4.4.3. Peszticid eltávolítás 335
4.4.3.1. Peszticid eltávolítás hagyományos víztisztítással 335
4.4.3.2. Oxidáció eltávolító hatása 337
4.4.3.3. Peszticidek eltávolítása adszorpcióval 338
4.4.3.4. Atrazin eltávolítás O3 ill. H2O2/O3 oxidációval 340
4.5. Ösztrogének és ösztrogén hatású anyagok a vízben 341
4.5.1. Hormonok 341
4.5.2. Hatások az emberi szervezetben 342
4.5.3. Hatások a halakra 342
4.5.4. Ösztrogén-szerű aktív anyagok a vízi környezetben 342
4.5.5. Néhány hormonális hatású anyag viselkedése a szennyvíztisztításban 346
4.5.6. Az NPnEO lebontási folyamata 347
4.6. Műanyagok a vízellátásban 350
4.6.1. Áthatolás mechanizmusai 353
4.6.1.1. Áthatolás PVC és polietilén csövön 355
4.6.1.2. Gumigyűrűk 358
4.6.2. Tapasztalatok a műanyagcsövek üzemeltetésekor 358
4.6.2.1. A műanyagok biológiai tulajdonságai 360
4.6.2.2. Baktériumok által okozott sérülések 361
4.6.2.3. Mikrobiológiai bevonat műanyag fóliákon 362
4.6.2.4. Műgyanta lakk bevonatok ivóvíztározóban 363
4.6.2.5. Makrokolóniák ivóvíztározó burkolólap-fugáin 365
4.6.2.6. A mikrobiológiai hártya viselkedése ivóvíztározóban, tartós klórozáskor 366
4.6.2.7. Mikrobiológiai hártya PVC-bevonatokon 367
4.6.3. Közegészségügyi vonatkozások 367
4.7. Irodalom 368
5. Víztisztítás 377
5.1. Fitoplankton szag-metabolitok az ivóvízellátásban 377
5.1.1. Biológiai eredetű íz és szaga vízben 378
5.1.2. Egyes szerves alga metabolitok lehetséges jelentősége 378
5.1.2.1. Ciklusos vegyületek 379
5.1.2.2. Szénhidrogének 383
5.1.2.3. Aldehidek 383
5.1.3. Kritikus populáció sűrűségek 386
5.1.4. Az alga-kultúrában gyakran előforduló vegyületek 387
5.1.5. Az alga-kultúrákban ritkábban előforduló vegyületek 390
5.1.6. Tervezési, üzemeltetési következtetések 396
5.1.6.1. A szag vegyületek eltávolítása víztisztítással 396
5.1.6.2. Az ózon szerepe a szag (és íz) vegyületek eltávolításában 404
5.2. A fertőtlenítőszerek és melléktermékeik 406
5.2.1. A klór és melléktermékei 407
5.2.2. A melléktermékek összefoglaló áttekintése 429
5.2.3. Klóramin melléktermékek 430
5.2.4. Klór-dioxid melléktermékei 431
5.2.4.1. Klór-dioxid 431
5.2.4.2. Klorit 431
5.2.4.3. Klorát 431
5.2.5. Ózon melléktermékei 433
5.2.5.1. Bromát 434
5.2.5.2. Formaldehid 434
5.2.5.3. Acetaldehid 435
5.2.5.4. Aldehidek (nem klórozottak) 435
5.2.6. Karbonsavak (nem klórozottak) 439
5.2.7. Hidrogén-peroxid 445
5.2.8. Jód 445
5.2.9. Ózon, mint oxidáló- és fertőtlenítőszer 445
5.2.9.1. Az ózon-kémia a melléktermékek képződése szempontjából 449
5.2.9.2. Ózon reakciója olefinekkel 452
5.2.9.3. Ózon reakciója aromás vegyületekkel 453
5.2.9.4. Ózon reakciója szervetlen bromiddal 453
5.2.9.5. Az ózon és klór, vagy a klóraminok kombinációjából származó fertőtlenítési melléktermékek 454
5.2.10. A fertőtlenítőszerekkel kapcsolatos toxikológiai vonatkozások 455
5.2.10.1. Klór 455
5.2.10.2. Klór-dioxid 462
5.2.10.3. Klór-dioxid reakciói szerves anyagokkal 464
5.2.11. A klór-dioxid és klorit fotokémiai lebomlása 467
5.2.12. CIO2 Közegészségügyi hatásai 467
5.2.13. A klór-dioxid - melléktermékek eltávolítási technológiái 471
5.2.13.1. Klorit ion eltávolítás alkalmazható technológiái 471
5.2.13.2. Poralakú aktivszén 472
5.2.13.3. Fe(II) eltávolító szerepe 475
5.2.13.4. Szemcsés aktívszén (GAC) 476
5.2.13.5. Redukált-kén vegyületek 477
5.2.14. Brómozott oxidációs melléktermékek a víztisztításban 477
5.2.14.1. A bromid eredete a természetes vizekben 477
5.2.14.2. Oxidáló/fertőtlenítőszerek reakciója bromiddal 478
5.2.14.3. A Brómtartalmú fertőtlenítési melléktermékekkel kapcsolatos közegészségügyi kockázat 486
5.2.15. Fertőtlenítési melléktermékek képződése 487
5.3. Mutagén aktivitás az ivóvízellátásban 489
5.3.1. Az Ames Salmonella mutagenitási vizsgálati eljárás 490
5.3.2. Minta koncentrálás 493
5.3.3. A mutagentitás évszakok szerinti változásai 494
5.3.4. Mutagenitás összehasonlítása alternatív fertőtlenítőszerek esetében 502
5.3.5. Mutagenitás a víztisztításban 506
5.3.5.1. A klórozás hatása a mutagén aktivitásra 506
5.3.5.2. Klórozáskor keletkező szerves mutagének 511
5.3.5.3. Az utóklórozás (fertőtlenítés) mutagén aktivitásra gyakorolt hatása 514
5.3.5.4. Az alternatív fertőtlenítőszerek hatása a mutagén aktivitásra 515
5.3.5.5. A mutagenitás eltávolítás GAC szűrővel 517
5.3.6. Az MX mutagén fertőtlenítési melléktermékek 520
5.3.6.1. Koncentrációk az ivóvízben 521
5.3.6.2. Az MX és a vele kapcsolatos vegyületek keletkezése klórozáskor 524
5.3.6.3. Az MX viselkedése a vízben 526
5.3.6.4. Az MX eltávolítás poralakú aktívszénnel 533
5.3.7. Közegészségügyi kockázat 534
5.4. Házi víztisztítás 536
5.4.1. A házi víztisztítás igénye 536
5.4.2. A házi víztisztítás értelmezése 536
5.4.3. Alternatív megoldási módok, összehasonlításuk 537
5.4.4. A házi víztisztítás típusai 538
5.4.4.1. Aktívszén 538
5.4.4.2. Membránok 539
5.4.4.3. Ioncserélők 539
5.4.4.4. Desztilláció 540
5.4.4.5. Kilevegőztetés 540
5.4.5 Házi tisztítóberendezések típusai, elhelyezésük 540
5.4.6. Tisztítási eljárások megválasztása 544
5.4.7. A tisztítóberendezések hatékonysága 545
5.4.7.1. Szervesanyagok eltávolítása 545
5.4.7.2. A HPC időbeli fluktuációja 554
5.4.7.3. Kolonizáció az üzemen kívüli berendezésekben 556
5.4.8. A baktériumok, vírusok és protozoonok eltávolítása/inaktiválása 558
5.5. Úszó- és fürdőmedencék vízének fertőtlenítése 563
5.5.1. Korrelációk 565
5.5.2. Természetes fürdővizek 566
5.5.3. A vízminőségi paraméterek korrelációja 567
5.5.4. Tó- és tengerparti vizek epidemiológiai jellemzése 568
5.6. Palackozott természetes ásványvizek 571
5.6.1. Mikrobiológiai követelmények 571
5.6.2. A mikrobiológiai flóra jellemzése 572
5.6.2.1. Indikátor organizmusok 572
5.6.2.2. Az autochton flóra 573
5.6.2.3. Aeromonas hydrophila 573
5.6.2.4. Staphylococcusok 573
5.6.2.5. Pseudomonas fajok 574
5.6.2.6. Protozoon és alga fajok 574
5.6.3. A mikrobiológiai flóra összetétele a palack fajtája, a víz tározása és a víz hőmérséklete szerint 574
5.6.4. A Gram-negatív baktériumok tápanyagtűrése 576
5.6.5. A palackozott természetes ásványvíz mikróbaszámai 577
5.6.6. Heterotróf baktériumok a tározott palackozott ásványvizekben 581
5.6.6.1. A heterotróf bakteriális populációk változásai a tározás alatt, PVC palackban 582
5.6.7. A hűtő-, és a szoba hőmérsékleti tározás hatása a palackozott víz mikróbaszámára 585
5.6.8. A kezdeti bakteriális szennyeződés tartóssága a palackozott vízben 585
5.6.8.1. Hosszúidejű tározás 587
5.6.8.2. A palack méretének és anyagának hatása 587
5.6.9. Közegészségügyi szempontok 590
5.7. A víztisztításban alkalmazott GAC esetleges veszélyessége 592
5.7.1. Az aktívszén veszélyes tulajdonságainak vizsgálata 592
5.7.2. Poralakú aktívszén TCLP - vizsgálata 595
5.7.3. TCE-toxicitás előrejelzés 595
5.7.4. A GAC alkalmazása radon eltvávolításhoz 597
5.7.5. Radon adszorpció és lebomlás a GAC rétegben 597
5.7.6. A radioaktivitás számítása 598
5.8. Az űrhajó vízellátása, mikrobiológiája 601
5.9. Membrántechnológia alkalmazása az ivóvízellátásban 604
5.9.1. Ultraszűrés 605
5.9.1.1. Lebegőanyag eltávolítás és fertőtlenítés 605
5.9.1.2. Ultraszűrés és aktívszén kombinációja 605
5.9.1.3. Membrán bioreaktorok 607
5.9.2. Nanoszűrés 607
5.9.2.1. Nanoszűrés felszíni vizek tisztítására 607
5.9.2.2. Nanoszűrés felszín alatti vizek tisztítására 608
5.9.3. Fordított ozmózis 608
5.9.4. Jelenlegi fejlesztések 609
5.10. Irodalom 610
6. Felszín alatti vizek mikroszennyező és mikrobiológiai minősége 639
6.1. Vírusok a felszín alatti vizekben 639
6.1.1. Vírusok mozgása a talajvízben 639
6.1.2. Kationok és koncentrációik hatása az F+ bakteriofág és a poliovírus 1 homokon történő adszorpciójára 642
6.2. Vírusok túlélése a felszín alatti vizekben 644
6.2.1. Az indikátor baktériumok és az enterális kórokozók túlélése kútvízben 646
6.2.2. Vírus vándorlási tapasztalatok 649
6.3. A talaj és a felszín alatti víz elszennyeződése 649
6.4. Vas- és mangán baktériumok csáposkútban 652
6.5. Partiszűrésű vízszerzés 657
6.5.1. A partiszűrésű víz kémiai minősítése 657
6.5.2. A partiszűrésű rendszer bakteriológiai minősítése 665
6.5.3. Ajánlások 666
6.6. A kutakkal kapcsolatos biotikus folyamatok 666
6.6.1. A biofilm képződés 666
6.6.2. A kutak biológiai eltömődése 668
6.7. Irodalom 670
7. Szennyvíztisztítás 675
7.1. Szennyvíztisztítás közegészségügyi vonatkozásai 675
7.1.1. Előtisztítás 676
7.1.2. Rácsok 677
7.1.3. Homokfogó 677
7.1.4. Előülepítő 678
7.1.4. A mikroorganizmus koncentráció csökkenése az előtisztítás révén 678
7.1.5. Biológiai szennyvíztisztítás 681
7.1.5.1. Eleveniszapos szennnyvíztisztítás 681
7.1.5.1. (A). Az eleveniszapos szennyvíztisztítás vírus eltávolító hatékonysága 682
7.1.5.2. A csepegtetőtest víruseltávolító hatása 684
7.1.5.3. A tavas szennyvíztisztítás fekális baktérium eltávolító hatékonysága 685
7.1.5.4. Egyetlen tó vagy sorbakapcsolt tavak? 688
7.1.5.4. (A). Tavak közötti recirkuláció 690
7.1.5.4. (B). Hőmérséklet hatása 690
7.1.6. A szennyvíztisztítás baktérium- és víruseltávolító hatékonysága 691
7.1.7. Vírusok a szennyvíziszapban 693
7.1.7.1. A vírusproblémáról általábn 693
7.1.7.2. Vírus okozta gastroenteritis 694
7.1.8. Patogének túlélése a környezetben 696
7.1.9. A szennyvíz- és a szennyvíziszap közegészségügyi kapcsolata 697
7.1.9.1. A baktériumok újra szaporodása 698
7.1.9.2. Patogének csökkentése 699
7.2. Szennyvíz-fertőtlenítés 701
7.2.1. Klóros fertőtlenítés 703
7.2.2. Klór-fioxidos fertőtlenítés 706
7.2.2.1. Baktericid tulajdonságok 707
7.2.2.2. A maradék klorit hatása 708
7.2.2.3. A klór-dioxid hatása a tisztított szennyvízre 708
7.2.3. Fertőtlenítés a klór-dioxid és a klór kombinációjával 710
7.2.4. A fertőtlenítőszer kombináció hatása az indikátor mikroorganizmusokra 713
7.2.5. A kombinált fertőtlenítés értékelése 716
7.2.6. Az elfolyó szennyvíz fertőtlenítése ózonnal 716
7.2.7. Fertőtlenítés ultraviola (UV) sugárzással 717
7.2.8. Fertőtlenítés membrán szűréssel 720
7.2.9. Fertőtlenítési technológiák összehasonlítása 721
7.3. Szennyvíz, a Giardia cysták és a cryptosporidium oocysták 721
7.3.1. Giardia cysta előfordulása nyers szennyvízben 721
7.3.2. Szennyvíz és Cryptosporidium oocysták 725
7.3.2.1. Cryptosporidium eltávolítás a szennyvíztisztító rendszerben 727
7.4. Vírus túlélés aerob- és anaerob rothasztáskor 730
7.5. Patogének elpusztulása tározott szennyvíziszapban 735
7.6. A fekális coliformok és a salmonella újra szaporodása tározott stabilizált szennyvíziszapban 737
7.7. A szennyvíziszap komposztálása 741
7.7.1. A komposztkészítés 741
7.7.2. A hőmérséklet alakulása a komposztprizmában 742
7.7.3. Az enterikus mikroorganizmusok szabályozása aerob termofil komposztkészítéssel 743
7.8. Irodalom 746

Témakörök