Vedenkäsittelypiireissä kuulee usein kommentin: “Miksi ihmeessä enää hankit otsonaattoreita, ne ovat vanhentuneita järjestelmiä. Voit aivan hyvin korvata otsonaattorin UV:lla.”
Puhdasvesi.fi-tiimissä päätimme käyttää muutaman tunnin ja avata meidän kantaamme tähän ikuisuus kysymykseen: UV vai otsoni. Tällä vesikemiallisella keskustelunavauksella haluamme kutsua mukaan keskusteluun myös muita tahoja, joiden kommenteilla ja näkemyksillä on vaikutusta nyt ja tulevaisuudessa toteutettaviin vesijärjestelmiin ja siellä tehtäviin laitevalintoihin.
Oma kantani UV-tekniikkaan ja otsoniin voidaan tiivistää näin: UV on ”valohoitoa”, jolla ei ole samanlaisia, tehokkaampia hapettavia vaikutuksia kuin otsonilla. UV:lla on puolestaan taudinaiheuttajien perimää vaurioittava vaikutus. “UV tekee pöpöstä eunukin”, eli henki ei mene välttämättä heti, mutta suvunjatkamisen kanssa onkin sitten niin ja näin. Otsoni puolestaan on kaasua, jota liuotetaan käsiteltävään veteen ja joka muuttaa veden ominaisuuksia pidempiaikaisesti kuin UV.
Otsonijärjestelmän ominaisuuksia:
- UV:iin verrattuna suurempi investointi
- vaatii UV:iin verrattuna enemmän asennustilaa
- edellyttää henkilökunnalta vaativan tason vedenkäsittelyn osaamista.
UV-järjestelmän ominaisuuksia
- ei toimi, jos vedessä on vähänkin sameutta, väriä, tai edes pieni määrä partikkeleita
- vaikutusaika erittäin lyhyt, mitoitusvirheet edelleen valitettavan yleisiä, jolloin UV-käsittely ei toimi
- viipymä UV:ssa on erittäin lyhyt, pelkkä turbulenssin muutos (virtauksen muutos) voi heikentää tehoa oleellisesti.
Otsoni vai UV? Vastauksemme tähän on sekä otsoni että UV, mutta asia vaatii tilannekohtaista arviointia. Allasvesitekniikassa otsonin ja UV:n yhdistelmät tuottavat parhaimman laatuista vettä. Aina ja kaikissa olosuhteissa saostuksen toiminta sekä hiekkasuodattimien oikea suodatusnopeus pitää varmistaa, suunnitellaan kohteeseen sitten pelkkää UV:ta, pelkkää otsonaattoria tai molempia. Hyvin suunniteltu on puoliksi tehty.
Opinnäytetöitä ja väitöskirjoja aiheesta
Kartoitimme aiheeseen liittyviä opinnäytetöitä ja väitöskirjoja. Niistä vähemmän vedenkäsittelytekniikkaa tuntevakin saa käsityksen, ettei UV:n tai otsonaattorin sielunelämä ole ihan niin yksinkertaista kuin joskus laitetoimittajat antavat olettaa. Suosittelemme tutustumaan seuraaviin varsin hyvin tehtyihin selvityksiin.
Markku Kousa: MODELING REACTION KINETICS AND MASS TRANSFER IN OZONATION IN WATER SOLUTIONS, väitöskirja
Piia Nieminen: VAIKEASTI BIOHAJOAVIEN YHDISTEIDEN ESIKÄSITTELY OTSONOINNILLA, diplomityö
Keräsimme muutamia poimintoja tutkimuksista, joihin perustamme näkemyksemme – 26 vuoden käytännön kokemukseemme pohjaavan tiedon lisäksi:
- “Otsonoinnin lisääminen jo pienillä annoksilla UV-käsittelyyn parantaa veden laatua desinfioinnin, mikrobien hapettumisen ja bromaatin minimoinnin osalta.” (Meunier, Canonica & von Gunte, 2006, 1864-1876)
- “Toistuva UV-käsittely yhdistettynä klooraukseen lisää suurta riskiä kloorautuneiden hiilivetyjen ibutyyliftalaatin muodostumista. Ibutyylifalaatti (DBP) on terveysriski uima-altaan käyttäjille. (Cheema, Andersen & Kaarsholm, 2018, 214-222) Jotkut DBP:t muodastavat syövän esiasteita .” (Richardson, Plewa, Wagner, Schoeny & DeMarini, 2007, 178–242)
- “Otsoni hapettaa kloorireaktiivisia DBP:n esiasteita, mutta muodostaa muita melko harvinaisia DBP:itä.” (Cheema, Andersen & Kaarsholm, 2018, 214-222)
- “Yhdistetty UV-käsittely ja otsonointi vähentävät DBP:n muodostumista. “ (Cheema, Andersen & Kaarsholm, 2018, 214-222)
- “Suurin ja täydellisin synergia eri vedenkäsittelyjärjestelmien välillä saavutetaan prosessiteknisesti, kun otsoni rajoittaa UV:n muodostaman ylireaktiivisuuden, ja UV hajottaa otsonin aiheuttamia DBP-yhdisteitä. (Cheema, Andersen & Kaarsholm, 2018, 214-222)
- “UV-käsittely lisää allasveden aktiivisen kloorin reaktiivisuutta pilkkomalla sidotun kloorin yhdisteitä takaisin aktiiviseksi klooriksi että otsoniksi. Kloori pystyy tällöin toimimaan tehokkaammin ainoana pitkävaikutteisena desinfioitimenetelmänä allasvesijärjestelmissä.” (Cheema, Andersen & Kaarsholm, 2017, 141–149, Gorito, Pesqueira, Moreira, Ribeiro, Pereira, Nunes, Almeida & Silva, 2021)
- “UV-käsitellyn veden otsonointi vähentää kloorin reaktiivisuutta, joissain tapauksissa liiaksikin. Tästä syystä laitemitoituksen tulee olla tarkkaa ja ammattimaista, jotta molempien varsin erilaisten vedekäsittelymenetelmien tehokkuudet saadaan hyödynnettyä” (Cheema, Andersen & Kaarsholm, 2017, 141–149)
- “Jos käsiteltävän veden laatu on haasteellinen , otsonoinnissa muodostuu genotoksista trikloorinitrometaania, joka voidaan poistaa UV:lla “ (Cheema, Andersen & Kaarsholm, 2017, 141–149)
- “Havaitsimme, että UV-käsittely tekee uima-altaan vedestä erittäin reaktiivisen otsonille. Tämän jälkeen kloorin reaktiivisuus vähenee, kun otsoniannosta lisätään ennen kloorin annostusta. Lisäksi otsonin puoliintumisaika oli 5 minuuttia UV-käsittelemättömässä allasvedessä, kun taas otsonin täydellinen kulutus saatiin alle 2 minuutissa UV-käsitellyssä allasvedessä. Tämä lisää asiakasturvallisuutta. Otsonointi UV-käsitellyssä uima-altaan vedessä aiheutti muutamien DBP-yhdisteiden muodostumista, joita ei yleisesti raportoida tai edellytetä tutkittavaksi allasvesiympäristössä. Erityiseksi huoleksi voi kohota trikloorinitrometaani, joka on huomionarvoinen sen genotoksisuuden vuoksi. Tämä ongelma pystytään pitämään hallinnassa UV-käsittelyllä, kun toistuvaa yhdistettyä otsonointi- ja UV-käsittelyä vuoroteltiin kloorauksen kanssa 24 tunnin ajanjakson aikana. Tämä uusi tutkimuksessa havaittu reaktiosarja voi tulevaisuudessa muodostaa perustan uudelle käsittelymenetelmälle allasvesitekniikassa.” (Cheema, Andersen & Kaarsholm, 2017, 141–149)
- “Uima-altaan veden käsittely UV-säteilytyksellä lisäsi joissain tilanteissa kloorin tarvetta. Lisäksi UV-säteilytetyn allasveden otsonointi poistaa liiallisen kloorin tarpeen ja vähentää DBP:n muodostumista. Yhdistelmäkäsittely vähensi tehokkaasti desinfioinnin sivutuotteiden määrää allasvedessä lukuun ottamatta trikloorinitrometaania, jossa havaittiin nousua. Trikloorinitrometaanin määrä väheni toistuvien käsittelysyklien jälkeen, joten UV/otsonikäsittelyn ennustetaan parantavan allasveden laatua.” (Cheema, Andersen & Kaarsholm, 2018, 214–222, Cheema, Andersen & Kaarsholm, 2017, 141-149)
Useiden tutkimusten mukaan otsonoinnilla ja fotokatalyyttisellä hapettamisella (TiO2/UVA) on synergiaa, mikä voisi avata tien fotokatalyyttisen otsonoinnin (PCOz) soveltamiselle vedenkäsittelyssä. UV:tä ja otsonointia tarvitaan edelleen molempia myös Suomen allasvesi -ja talousvesijärjestelmien ylläpidossa. Mututuntuma ei asiassa riitä. Erilaiset lähtövedet, tarvittavan vedenpuhdistuskapasiteetin määrä ja haluttu puhdistetun veden laatu määrittelevät, tyydytäänkö vain UV-laitteeseen, lisäänkö järjestelmään otsonaattori vai valitaan molemmat erilaiset vedenpuhdistusjärjestelmät turvaamaan puhtaan veden laatua.
Simo Heininen ja Puhdasvesi-tiimi
LÄHDELUETTELO
Meunier, L., Canonica, S. & von Gunten U. (2006). Implications of sequen-tial use of UV and ozone for drinking water quality. Water Research. Vol-ume 40, Issue 9. 1864–1876.
Cheema W., Andersen, H.& Kaarsholm, K. (2018). Improved DBP elimination from swimming pool water by continuous combined UV and ozone treatment. Water Research. Volume 147. 214-222. Improved DBP elimination from swimming pool water by continuous combined UV and ozone treatment – ScienceDirect
Cheema W., Andersen, H.& Kaarsholm, K. (2017). Combined UV treatment and ozonation for the removal of by-product precursors in swimming pool water. Water Research. Volume 110. 141-149 Combined UV treatment and ozonation for the removal of by-product precursors in swimming pool water – ScienceDirect
Richardson, S., Plewa, M., Wagner, E., Schoeny, R. & DeMarini, D. (2007) Occurrence, genotoxicity, and carcinogenicity of regulated and emerging disinfection by-products in drinking water: A review and roadmap for re-search. Mutation Research/Reviews in Mutation Research. Volume 636. Is-sues 1-3, 178-242. Occurrence, genotoxicity, and carcinogenicity of reg-ulated and emerging disinfection by-products in drinking water: A review and roadmap for research – ScienceDirect
Gorito, A., Pesqueira, J., Moreira, N., Ribeiro, A., Pereira, F., Nunes, O., Almeida, M & Silva, A. (2021). Ozone-based water treatment (O3, O3/UV, O3/H2O2) for removal of organic micropollutants, bacteria inactivation and regrowth prevention. Journal of Environmental Chemical Engineering. Vol-ume 9, issue 4, 105315 Ozone-based water treatment (O3, O3/UV, 11 O3/H2O2) for removal of organic micropollutants, bacteria inactivation and regrowth prevention – ScienceDirect
Wang, J., Liu, H., Wang, Y., Ma, D., Yao, G., Yue, Q., Gao, B. & Xu, X. (2022) A new UV source activates ozone for water treatment: Wavelength-de-pendent ultraviolet light-emitting diode (UV-LED). Separation and Purifica-tion Technology. Volume 280, 119934 A new UV source activates ozone for water treatment: Wavelength-dependent ultraviolet light-emitting diode (UV-LED) – ScienceDirect
Mehrjouei, M., Müller, S. & Möller D. (2015) A review on photocatalytic ozonation used for the treatment of water and wastewater. Chemical Engi-neering Journal. Volume 263. 209-219 A review on photocatalytic ozona-tion used for the treatment of water and wastewater – ScienceDirect
Figueredo, M.,Rodríguez, E., Rivas, J. & Beltrán, J. (2021) Photocatalytic ozonation in water treatment: Is there really a synergy between systems? Water Research, Volume 206. Photocatalytic ozonation in water treatment: Is there really a synergy between systems? – ScienceDirect
