Многие небольшие системы водоснабжения в Соединенных Штатах борются с соблюдением дезинфекции, новое исследование штата Огайо инженерных профессор Натали Халл найдено. Фото: Университет штата Огайо
Люди, которые получают воду из сельских, малых систем водоснабжения находятся на больший риск для здоровья воздействия бактерий и других вредных патогенов, согласно недавнему исследованию в журнале AWWA Water Science.
"Многие небольшие системы водоснабжения в Соединенных Штатах борются с соблюдением дезинфекции", говорит Натали Халл, ведущий автор исследования и доцент кафедры гражданской, экологической и геодезии Университета штата Огайо. – Эти нарушения дезинфекции, связанные со здоровьем, непропорционально затрагивают небольшие системы, поэтому мы заинтересованы в поиске более доступного и устойчивого решения для очистки воды».
Только в 2015 году почти 21 миллион американцев полагались на общинные системы водоснабжения, которые нарушали стандарты качества на основе здоровья.
Исследование, опубликованное в июле, показало, что дезинфекция ультрафиолетовым (УФ) светом с помощью светоизлучающих диодов (LEDs) может быть устойчивым вариантом очистки малых систем водоснабжения.
"Эти светодиоды мы изучали очень малы, так же, как те, в вашем телефоне или другой электроники, за исключением того, что они испускают облучение UVC, который является бактерицидным и действительно эффективным при дезинфекции", сказал Халл. "Из-за их небольших размеров и низких потребностей в мощности, мы можем проектировать реакторы всех форм и размеров, в том числе для небольших систем".
В отличие от традиционного процесса хлорирования, который многие системы используют сегодня, УФ-дезинфекция не требует химических добавок, не вызывает никаких проблем со вкусом или запахом, не имеет вредного эффекта от передозировки и не вызывает коррозии трубы.
Для исследования группа провела годию реализацию первого коммерчески доступного реактора по очистке УФ-светодиодной воды в небольшой системе в горах Колорадо. Измеряя ключевые бактерии индикатора, исследователи сравнили результаты УФ-светодиодов с традиционной дезинфекцией хлора. УФ-реактор выполняется в равной степени, а также система хлорирования для дезинфекции организмов индикатора, а это означает, что он может быть жизнеспособным вариантом для муниципальной очистки воды.
Натали Халл работает в лаборатории с аспирантом-исследователем Джудит Страатхоф. Фото: Университет штата Огайо
"Это действительно интересно, потому что это стоит меньше, чем $ 25 в электроэнергии для запуска этого устройства в течение всего года", сказал Халл. "Это было лечение пол-литра в минуту- при том, что поток скорость, это не достаточно, чтобы обеспечить водой для всего города еще, но это более чем достаточно воды, чтобы обеспечить все домашнее хозяйство в течение года".
По словам Халла, процессы очистки воды в промышленно развитых общинах не сильно изменились с начала 1900-х годов.
"Мы оптимизируем наши методы лечения, как мы лучше понять новых химических загрязнителей, таких как фармацевтические химические вещества, тяжелые металлы, пестициды и пластмассы, и последствия, которые они могут оказать на наше здоровье", сказала она. "Мы разработали более продвинутые методы лечения, но они сосредоточены много на борьбе с химическими веществами в нашей воде. Область, в которой мы отстаем, это микрофлора наших систем очистки и распределения питьевой воды».
Следующие шаги будут включать подробный анализ проб воды и труб. Используя самые лучшие методы секвенирования ДНК, ее команда будет сравнивать микробные сообщества в пробах воды и биопленки между двумя методами дезинфекции: УФ против хлора.
"Хотя некоторые из них известно о том, как хлор влияет на микробные сообщества, мало что известно о том, как УФ влияет на микробные сообщества", сказала она.
Группа также определит, как микробные сообщества со временем были затронуты такими факторами, как температура и мутность, или облачность, и как их результаты согласуются с показателями бактерий индикатора, таких как колиформы и кишечная палочка, и общей микробной активности. Кроме того, они будут сравнивать данные секвенирования высокой пропускной способности, обычно предоставляемые коммерческими лабораториями, с данными с портативного секвенсора ДНК в их лаборатории.
«Мы не только смотрим на более доступную технологию очистки воды, но и смотрим на более доступную технологию мониторинга», - сказала она.
