Wiercenie studni oraz wykonywane w trakcie jej eksploatacji ró¿ne zabiegi tech-nologiczne s¹ czêstymi przyczynami przedostania siê do wód podziemnych bakterii, wirusów, paso¿ytów oraz wy¿szych organizmów. Mikroorganizmy te mog¹ byæ wpro-wadzone do otworu razem z przewodem wiertniczym, kolumnami rur ok³adzinowych i filtrowych, osypk¹ ¿wirow¹, urz¹dzeniami do uaktywniania studni i wykonania te-stów hydrodynamicznych oraz z próbnikami do poboru wody. Zatem wykonana stud-nia, przed oddaniem jej do eksploatacji, powinna byæ poddana zabiegom dezynfekcji w celu zniszczenia ¿ywych i przetrwalnikowych organizmów patogennych oraz zapo-bie¿enia ich wtórnemu rozwojowi w samej studni i w strefie przyfiltrowej.
Dezynfekcjê studni wykonuje siê równie¿ w trakcie jej eksploatacji, ka¿dorazowo po wykonaniu jakichkolwiek prac w jej wnêtrzu. Do ska¿enia wody w studni dochodzi najczêciej przy wymianie instalacji pompowej lub podczas wykonywania pomiarów przy wykorzystaniu ró¿nych urz¹dzeñ.
Dezynfekcja wody w studni jest wykonywana metodami chemicznymi i polega na dawkowaniu do niej silnych utleniaczy. Im wiêkszy jest potencja³ utleniaj¹cy substan-cji, tym wiêksza jest jej zdolnoæ do utleniania zanieczyszczeñ organicznych w dezyn-fekowanej wodzie. Skutecznoæ dezynfekcji zale¿y zarówno od rodzaju u¿ytego rod-ka, jak i jego dawki oraz czasu kontaktu i odpornoci mikroorganizmu.
19.1. rodki odka¿aj¹ce
W praktyce przemys³owej do dezynfekcji studni stosowane s¹ g³ównie rodki na bazie zwi¹zków chloru takie jak podchloryn sodowy i wapniowy, chloramina T, wapno chlorowane oraz dichloroizocyjanuran sodu.
Podchloryn sodowy wystêpuje w postaci uwodnionych soli NaOCl·5H2O lub
NaOCl·2,5 H2O. Posiada bia³¹ barwê i jest zwi¹zkiem nietrwa³ym, ³atwo rozpuszczaj¹-cym siê wodzie.
Produkt handlowy wystêpuje w dwóch rodzajach A i B, które ró¿ni¹ siê zawarto-ci¹ NaOH. Zawartoæ chloru aktywnego w gatunkach A i B musi wynosiæ co najmniej
145 g Cl2/dm3, za zawartoæ NaOH wynosi 20÷30 g/dm3 w rodzaju A i 70÷90 g/dm3 w rodzaju B. Obecnoæ NaOH zwiêksza trwa³oæ wodnego roztworu NaOCl.
Do dezynfekcji wody stosuje siê rozcieñczone wodne roztwory NaOCl w ilociach odpowiadaj¹cych redniej dawce chloru 1,5 g Cl2/m3. Woda do przygotowania rozcieñ-czonych roztworów podchlorynu sodowego musi byæ miêkka, aby uniemo¿liwiæ wy-tr¹canie siê osadów CaCO3 i Mg(OH)2 (Kowal, widerska-Bró¿, 1996).
Podchloryn sodowy najefektywniej dzia³a przy pH s³abo zasadowym. Podwy¿sza-nie pH w stronê wartoci bardziej zasadowych zmPodwy¿sza-niejsza jego aktywnoæ wskutek zmniejszania siê liczby cz¹steczek niezdysocjowanych. Powoduje on korozjê metali. Bardzo dobrze przenika do biofilmów i efektywnie niszczy zawarte w nich drobno-ustroje, ³atwo penetruje w materia³ach organicznych.
Podchloryn wapniowy Ca(OCl)2 jest substancj¹ sta³¹, higroskopijn¹, koloru
bia-³ego, o charakterystycznym zapachu chloru. Miar¹ jego aktywnoci jest zawartoæ chloru aktywnego. W praktyce przemys³owej do dezynfekcji wody stosuje siê roz-twory o koncentracji 0,5÷0,8%.
Podchloryn wapniowy nie jest szeroko stosowany w praktyce przemys³owej poniewa¿ nierozpuszczalne produkty reakcji wapnia mog¹ prowadziæ do kolmata-cji filtrów studziennych i w konsekwenkolmata-cji do obni¿enia wydajnoci studni (Howsam
et al., 1995).
Chloramina T (wzór sumaryczny C7H7ClNNaO2S inny wzór CH3C6H4SO2NCl)
jest organicznym zwi¹zkiem chemicznym z grupy chloramin, jest to sól sodowa N-monochlorotoluenosulfamidu i w sprzeda¿y wystêpuje w postaci proszku. Dobrze rozpuszcza siê w wodzie, w której hydrolizuje z wytworzeniem podchlorynu o w³aci-wociach dezynfekuj¹cych. Chloraminê T do dezynfekcji wody stosuje siê w postaci rozpuszczonej o ¿¹danej koncentracji. Najczêciej w praktyce przemys³owej stosuje siê roztwory o koncentracji od 0,3% do 1%.
Chloraminy s¹ bardzo stabilne w przechowywaniu, w zwi¹zku z tym maj¹ d³ugi termin wa¿noci. S¹ tak¿e ma³o wra¿liwe na obecnoæ substancji organicznych, nato-miast ich wad¹ jest powolne dzia³anie.
Wapno chlorowane (Ca(ClO)Cl) jest mieszanin¹ podchlorynu i chlorku
wapnio-wego o w³aciwociach ¿r¹co-truj¹cych. Zawiera 25÷35% aktywnego chloru i jest sil-nym utleniaczem. Jest zwi¹zkiem nietrwa³ym i w powietrzu rozk³ada siê, wydzielaj¹c wolny chlor. Wzrost temperatury oraz wiat³o przyspieszaj¹ rozpad wapna chlorowane-go na chloran (Ca(C103)2) i chlorek wapniowy (CaCl2). Wodny roztwór wapna chloro-wanego ma w³aciwoci silnie utleniaj¹ce oraz truj¹ce. Wodê w studni dezynfekuje siê roztworem wapna chlorowanego o koncentracji 0,2÷0,4%.
Dichloroizocyjanuran sodu (NaDCC) nale¿y do stosunkowo nowej grupy
prepa-ratów. Wykazuj¹ one, dziêki bardzo du¿ej zawartoci aktywnego chloru, silne dzia³anie bakteriobójcze oraz dzia³aj¹ w bardzo niskich stê¿eniach. S¹ stabilne podczas przecho-wywania i bardzo ³atwo przenikaj¹ do biofilmu. Wystêpuj¹ w postaci tabletek i s¹ przez to ³atwe do stosowania i dozowania, a pH ich roztworów wynosi 6.0.
19.2. Sporz¹dzanie stê¿onego roztworu odka¿aj¹cego
Chlorowanie wody wymaga wstêpnego okrelenia dawki chloru i jego czasu kon-taktu z wod¹. Na dobór tych wielkoci istotny wp³yw ma rodzaj i poziom ska¿enia bak-teriologicznego wody w studni, pH i temperatura wody, iloæ zawiesin oraz warunki przeprowadzenia dezynfekcji. Mo¿na zatem stwierdziæ, ¿e efektywnoæ przeprowadze-nia zabiegu jest funkcj¹ wieloparametrow¹. W zwi¹zku z tym rodzaj rodka dezynfeku-j¹cego oraz parametry technologiczne zabiegu powinny byæ okrelone indywidualnie dla ka¿dej studni przy uwzglêdnieniu konstrukcji studni, parametrów fizykochemicz-nych wody oraz wielkoci i rodzaju jej ska¿enia. Sporód tych parametrów znaczny wp³yw na skutecznoæ niszczenia bakterii ma czas dzia³ania rodka dezynfekuj¹cego. Z literatury (Kowal, widerska-Bró¿, 1996) wynika, ¿e przy zawartoci w wodzie chlo-ru powy¿ej 0,5 g Cl2/m3 po dwóch godzinach kontaktu wiêkszoæ bakterii i wirusów zostaje zniszczona, a bardziej odporne np. wirusy polio po piêciu godzinach kontaktu i dawce 1 g Cl2/m3. W tabeli 19.1 podano wymagane dawki chloru i chloraminy oraz minimalne czasy kontaktu potrzebne do usuniêcia z wody wybranych bakterii.
Tabela 19.1
Zestawienie koncentracji chloru i czasów kontaktu niezbêdnych do zabicia wybranych bakterii (Kowal, widerska-Bró¿, 1996)
W warunkach przemys³owych, w celu skutecznego przebiegu odka¿ania studni roztwór stê¿onego preparatu dezynfekcyjnego powinien byæ przygotowany bezpo-rednio przed wykonaniem zabiegu i wprowadzony do studni na czas 24 godzin. W tabeli 19.2 podano rednie iloci substancji na bazie chloru, potrzebne do przygoto-wania 1 m3 roztworu.
W literaturze (Richard, 1987; Ministry of Environment, 1987; Schnieders, 2003) do dezynfekcji studni zaleca siê przygotowanie roztworów daj¹cych nieco wy¿sze kon-centracje wolnego chloru w wodzie ni¿ wartoci podawane w literaturze polskiej. Przy stosowaniu rodków na bazie chloru, zawieraj¹cych w swoim sk³adzie od 65 do 75% czynnego chloru, do przygotowania 1 m3 roztworu dezynfekuj¹cego zaleca siê stoso-waæ od 380 do 400 g rodka dezynfekuj¹cego w postaci tabletek.
Bakterie Postaæ
chloru Stê¿enie chloru w wodzie
[g Cl2/m3] Niezbêdny czas kontaktu Escherichia coli NHClHOCl
2
0,05
1,5 1 min 9 min
Bacillus mathanicus NHClHOCl 2
25
1000 31,6 h 73,7 h Salmonella typhi NHClHOCl
2
0,06
0,9 12 min 2 min
Shigella dysenteriae NHClHOCl 2
0,08
Tabela 19.2
Zestawienie iloci wybranych substancji, potrzebnych do przygotowania 1 m3 roztworu do dezynfekcji studni
Objanienia:
* Podchloryn sodowy 15-procentowy roztwór wodny w iloci 670 g/m3 lub 0,60 dm3/m3,
** Chloramina T o zawartoci 25% czynnego chloru,
*** Wapno chlorowane o zawartoci 25% czynnego chloru,
**** Dichloroizocyjanuran sodu o zawartoci 75% czynnego chloru.
W celu przeprowadzenia skutecznego zabiegu dezynfekcji studni nale¿y przygo-towaæ tak¹ iloæ roztworu, aby mo¿na by³o nim wype³niæ kolumnê filtrow¹ wraz ze stref¹ przyfiltrow¹ warstwy wodononej. Roztwór dezynfekuj¹cy nale¿y przygotowaæ w specjalnie do tego celu przygotowanych zbiornikach, odpornych na korozjê.
W praktyce przemys³owej do dezynfekcji studni przygotowuje siê roztwór do chlorowania w iloci przekraczaj¹cej cztero-, piêciokrotnie objêtoæ wody w studni. Ze wzglêdu na du¿¹ toksycznoæ chloru w stosunku do organizmów ¿ywych przy-gotowanie stê¿onego roztworu powinno siê odbywaæ przy zachowaniu szczególnych rodków ostro¿noci, przestrzeganiu zasad BHP i z dala od otworu. Pracownicy musz¹ nosiæ odpowiedni¹ odzie¿ ochronn¹ i sprzêt ochronny, chroni¹cy oczy i skórê przed odpryskami i wyciekami.
19.3. Sposób przeprowadzania dezynfekcji studni
Bezporednio przed wykonaniem zabiegu dezynfekcji nale¿y oczyciæ studniê z osadów mineralnych i biologicznych, które w znacznym stopniu wi¹¿¹ chlor i tym samym mog¹ wp³yn¹æ na obni¿enie jego koncentracji w wodzie. Mo¿na to wykonaæ poprzez mechaniczne usuniêcie osadów z wnêtrza kolumny filtrowej za pomoc¹ zesta-wu sk³adaj¹cego siê np. z mechanicznej szczotki, wyposa¿onej w dysze p³ucz¹ce, a nastêpnie przez krótkotrwa³e pompowanie oczyszczaj¹ce. W celu zwiêkszenia sku-tecznoci zabiegu do wody wykorzystanej do oczyszczania studni nale¿y wprowadziæ rodki dysperguj¹ce.
Przed rozpoczêciem zabiegu dezynfekcji studni nale¿y przygotowaæ tak¹ iloæ stê-¿onego roztworu wybranej substancji na bazie chloru, aby usun¹æ mikroorganizmy z samej studni i ze strefy przyfiltrowej. W literaturze (Ministry of Environment, 1987; Schnieders, 2003) zaleca siê wprowadzenie do studni stê¿onego roztworu chloru w ilo-ci odpowiadaj¹cej od dwóch do czterech objêtoilo-ci otworu.
Przygotowany roztwór chloru powinien posiadaæ takie stê¿enie, aby po zat³ocze-niu do studni, osi¹gn¹æ jego koncentracjê w wodzie w za³o¿onej wysokoci oraz utrzy-mywaæ pH wody na neutralnym poziomie.
Podchloryn sodowy* [g/m3] Chloramina T** [g/m3] Wapno chlorowane*** [g/m3] Dichloroizocyjanuran sodu**** [g/m3] 670 400 350 120
Zwi¹zki na bazie chloru, po zmieszaniu z wod¹ powoduj¹ wzrost pH, co znacznie spowalnia bakteriobójcze dzia³anie chloru i powoduje dodatkowo korozjê matali. W celu zwiêkszenia skutecznoci zabiegu dezynfekcji powinny byæ zatem wprowadzone do przygotowywanego roztworu chloru rodki zmniejszaj¹ce pH wody. Do tego celu mo¿e byæ wykorzystany s³aby kwas octowy, najlepiej w roztworze 5-procentowym. Kwas ten nale¿y wprowadziæ do zbiornika z wod¹ przed substancj¹ stosowan¹ do chlorowania w takiej iloci, aby uzyskaæ pH o wartoci 4,5 (Schnieders, 2003; Morgan, Rogers, 2005). Roztwór chloru, ze wzglêdu na zachowanie bezpieczeñstwa za³ogi nale¿y przygo-towaæ w zbiorniku znajduj¹cym siê na wolnym powietrzu i bezporednio w s¹siedztwie otworu.
Stê¿ony roztwór chloru mo¿e byæ wprowadzony do studni grawitacyjnie, bezpo-rednio ze zbiornika, za pomoc¹ gumowego wê¿a lub cinieniowo przy wykorzystaniu pompy i rur p³uczkowych. Wprowadzanie roztworu chloru powinno siê odbywaæ przy statycznym zwierciadle wody na wysokoci filtra.
W celu uzyskania jednakowej koncentracji chloru w ca³ej objêtoci wody w studni na-le¿y wymieszaæ chlor z wod¹ za pomoc¹ t³oka przelotowego. W zale¿noci od przyjêtej technologii wprowadzania roztworu do studni mieszanie s³upa wody mo¿e byæ wykonane przy wykorzystaniu zestawu sk³adaj¹cego siê z obci¹¿nika i przykrêconego t³oka, zapusz-czonego do studni na linie lub te¿ za pomoc¹ t³oka przykrêconego do rur p³uczkowych. Roztwór chloru powinien pozostaæ w studni przez co najmniej 24 godziny, a na-stêpnie powinien byæ usuniêty za pomoc¹ zestawu do pompowania oczyszczaj¹cego. Pompowanie oczyszczaj¹ce nale¿y prowadziæ do momentu zaniku zapachu chloru w wodzie, a efektywnoæ wykonanych prac nale¿y sprawdziæ przez wykonanie analizy bakteriologicznej wody. W przypadku przekroczenia dopuszczalnej normy nale¿y za-bieg dezynfekcji studni powtórzyæ.
W celu uzyskania zak³adanych efektów prac nale¿y równie¿ zdezynfekowaæ przy-gotowanym roztworem chloru wewnêtrzn¹ ciankê rur nadfiltrowych oraz pompy g³ê-binowej i kolumny rur eksploatacyjnych.
19.4. Warunki bezpieczeñstwa
Substancje na bazie chloru, stosowane do dezynfekcji studni, s¹ rodkami niebez-piecznymi dla zdrowia ludzkiego. Ich transport do miejsca przeznaczenia oraz ich magazy-nowanie powinno byæ zgodne z aktualnie obowi¹zuj¹cymi w tym zakresie przepisami. Osoby przygotowuj¹ce stê¿one roztwory substancji na bazie chloru oraz przepro-wadzaj¹ce zabiegi dezynfekcji studni powinny posiadaæ aktualne szkolenia BHP w za-kresie sk³adowania i wykorzystania tych substancji oraz powinny byæ wyposa¿one w kompletne ubrania kwasoodporne, cellonowe os³ony twarzy oraz fartuchu i buty kwasoodporne. Powinny równie¿ posiadaæ maski przeciwgazowe z poch³aniaczem par i gazów kwanych lub wielogazowym.
Sporz¹dzenie roztworu dezynfekuj¹cego powinno byæ przeprowadzone w miejscu przewiewnym, a jego wprowadzanie do studni powinno odbywaæ siê od strony za-wietrznej.