Woda spożywana przez ludzi i wykorzystywana w procesach produkcji żywności musi spełniać wymagania szeregu parametrów jakościowych zdefiniowanych przez Rozporządzenie Ministra Zdrowia w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia. Dostępne dziś rozwiązania techniczne pozwalają na stosowanie wielu metod uzdatniania i dezynfekcji wody, przy czym największym wyzwaniem pozostaje nie to jak skutecznie uzdatniać wodę, a to w jaki sposób zapewnić, aby woda był odporna na wtórny rozwój drobnoustrojów już po opuszczeniu stacji uzdatniania wody. Wiedzę na ten temat zdobywa się przede wszystkim poprzez doświadczenie i bezpośrednią pracę przy obsłudze poszczególnych etapów uzdatniania, ale można również przyspieszyć ten proces poprzez podjęcie studiów zaocznych na takich kierunkach jak inżynieria sanitarna, technologia żywności, czy też udział w szkoleniach dla inżynierów poświęconych higienie procesów produkcyjnych np. w szkoleniu zarządzanie mediami i systemami pomocniczymi organizowanym przez Biuro Naukowo-Techniczne SIGMA.
Technologie dezynfekcji wody
Najpowszechniej stosowanym w Europie procesem dezynfekcji wody jest dozowanie podchlorynu. Jest to wydajny, skuteczny i efektywny kosztowo proces, chociaż jest niestety źródłem nieprzyjemnego zapachu i smaku wody (zwłaszcza w sytuacja przedozowania podchlorynu). W przypadku bogatszych miast (i krajów), można zauważyć, że proces dezynfekcji wody podchlorynem jest wypierany przez stosowanie ozonowania wody. W przypadku zastosowania ozonu, diametralnej poprawie ulegają cechy sensoryczne wody, przy czym konieczne jest odpowiednie „nauczenie” się pracy z układem uzdatniania, trudniejszym do opanowania pod względem technologii niż w przypadku dozowania podchlorynu. Wskazując na stosowane powszechnie technologie dezynfekcji wody należałoby jeszcze wymienić mikrofiltrację połączoną z naświetlaniem wody lampą UV, ale ze względu na miejscowy charakter działania tego rozwiązania (brak zabezpieczenia przed wzrostem mikroorganizmów w układzie dystrybucji już za lampą UV) i ograniczoną skuteczność samego procesu naświetlania UV (tworzenie stref cienia za zanieczyszczeniami zawieszonymi w wodzie), mikrofiltracja i naświetlenie wody lampa UV nigdy nie będzie stosowane jako podstawowa technika dezynfekcji wody produkowanej dla dużych odbiorców (w zakładach komunalnych, czy zakładach produkujących żywność, kosmetyki, leki).
Przy odpowiedniej kontroli parametrów pracy układu (stacji uzdatniania wody), możliwe jest wytwarzanie w sposób powtarzalny i stabilny w czasie wody spełniającej kryteria mikrobiologiczne (niska zawartość bakterii). Najczęstsze problemy z jakością mikrobiologiczną wody obserwuje się jednak nie zaraz po procesie jej uzdatnia, a w sieci dystrybucji – miejskiej sieci wodociągowej lub instalacji technologicznej rozprowadzającej wodę na terenie zakładu produkcyjnego.
Wzrost drobnoustrojów w dystrybucji wody
Procesy biologiczne w systemach dystrybucji wody mogą być przyczyną problemów:
• Higienicznych (wzrost w wodzie mikroflory patogennej),
• Organoleptycznych (pogorszony smak i zapach wody, nieprzyjemny posmak wody),
• Technicznych (korozja rurociągów, utrata funkcjonalności zaworów i innych urządzeń
zainstalowanych w układzie dystrybucji wody),
Materia organiczna obecna w wodzie jest jednym z głównych czynników decydujących o stabilności mikrobiologicznej wody. Tylko woda pozbawiona przyswajanych przez mikroorganizmy heterotroficzne frakcji materii organicznej, będzie wodą stabilną w sieci dystrybucyjnej. Usuwanie materii organicznej z wody obywa się w procesie jej uzdatniania, przed etapem dezynfekcji, dlatego to co dzieje się w układzie dystrybucji wody, w ogromnej mierze jest determinowane przez etapy poprzedzające sam krok dezynfekcji wody.
Węgiel organiczny biodegradowalny i asymilowany
Dane monitoringowe wskazują na to, iż sam proces dezynfekcji ma jednak ogromy wpływ na ilość materii organicznej, która zostanie niejako przetworzona z tej niedostępnej dla mikroorganizmów na tą dostępną, która może zostać wykorzystana jako typowe pożywnie w procesie wzrostu drobnoustrojów. Bakterie potrafią asymilować wyłącznie związki o małej masie cząsteczkowej. Małocząsteczkowe substancje chemiczne,
na potrzeby oceny podatności wody na wzrost w niej drobnoustrojów, klasyfikuje się na węgiel organiczny biodegradowalny i węgiel organiczny asymilowany (przyswajalny). Frakcje te stanową w zasadzie mały
procent całkowej zawartości węgla organicznego obecnego w wodzie. Przyjmuje się, że 250 µg węgla biodegradowalnego / 1 dm3 wody stanowi minimalną granicę przy którym może następować rozwój mikroorganizmów heterotroficznych. Z kolei 150 µg węgla organicznego biodegradowalnego w 1 dm3 wody to wartość od której można spodziewać się rozwoju biofilmów, a 50 µg przyswajalnego węgla organicznego
w 1 dm3 wody, to wartość graniczna dla rozwoju bakterii heterotroficznych.
Degradacja związków o większej masie cząsteczkowej do mniejszej
Ozonowanie, stosowanie promieniowania UV, dodawanie dwutlenku chloru może powodować degradację związków organicznych o większej masie cząsteczkowej, niedostępnych dla mikroorganizmów, do związków biodegradowalnych. W przypadku stosowania ozonowania wody, utlenieniu ulegają między innymi związki aromatyczne obecne w wodzie. Powstają w ten sposób produkty o niższych masach cząsteczkowych np. kwasy organiczne (kwas octowy, kwas mrówkowy). Ozonowanie, jest więc jednym z przykładów procesu dezynfekcji wody, który sam w sobie redukuje ilość bakterii obecnych w wodzie, ale z drugiej strony, powoduje wzrost ilości materii, która dla mikroflory która przeżyła proces redukcji, będzie stanowiła doskonałą pożywkę do wzrostu. Do rozkładu substancji złożonych na proste dochodzi również w przypadku stosowanie dwutlenku chloru – tutaj produktami rozkładu są aldehydy i krótkołańcuchowe kwasy karboksylowe.
Biofilm w instalacji wody, jako skutek braku stabilności wody
Biofilm to siedlisko bakterii, glonów, grzybów, tworzone również przez pozostałości materii organicznej,
które może utworzyć się na powierzchniach instalacji wchodzących w kontakt z wodą niestabilną mikrobiologicznie. Tworzeniu biofilmu sprzyja wysoka chropowatość powierzchni, słaby przepływ wody (poniżej 1m/s) lub stagnacja wody, podwyższona temperatura wody (powyżej 20°C) i oczywiście czas. Typowe instalacje które służą do dystrybucji wody nie są dostatecznie często czyszczone (często w zakładach produkcyjnych w ogóle nie ma takich procesów wdrożonych), często nie są również dostatecznie często dezynfekowane. Może powiedzieć, że w takich instalacjach w zasadzie jest pewne, że nastąpi rozwój biofilmu, jeśli woda będzie posiadała dostatecznie wysokie poziomy węgla organicznego. W jaki sposób można zapobiegać tworzeniu się biofilmowi? Podsumujmy jeszcze raz krótko – zapewniając na stepie uzdatniania wody dostatecznie dobrą redukcję ilości w wodzie węgla organicznego (koagulacja, filtracja, adsorpcja na węglu aktywnym), higieniczna budowa instalacji (stal kwasoodporna lub polipropylen o niskich chropowatościach powierzchni), unikanie stref w która woda stoi, zadbanie o niską temperaturę wody.
Autor: Biuro Naukowo-Techniczne SIGMA