Trong 45 năm, luật liên bang đã yêu cầu các nhà cung cấp nước uống phải bảo vệ khách hàng của họ khỏi các mầm bệnh lây truyền qua đường nước, đồng thời giảm thiểu rủi ro sức khỏe do khử trùng và các sản phẩm phụ của quá trình khử trùng. Đạo luật Nước uống An toàn năm 1974 cho phép Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ thiết lập các tiêu chuẩn tối thiểu để bảo vệ nước máy và yêu cầu tất cả chủ sở hữu hoặc người vận hành hệ thống nước công cộng phải tuân thủ các tiêu chuẩn liên quan đến sức khỏe này.

Phần lớn các hệ thống của thành phố sử dụng clo và chất khử trùng gốc clo, và vì một lý do đơn giản: sau lần đầu sử dụng để tiêu diệt mầm bệnh hiện có trong nước, những chất khử trùng này để lại mức độ bảo vệ còn sót lại nhằm bảo vệ khỏi nguy cơ tái nhiễm vi khuẩn sau lần xử lý ban đầu. EPA yêu cầu tất cả các cơ sở xử lý nước phải duy trì Mức chất khử trùng dư lượng tối đa (MRDL) trung bình hàng năm không quá 4,0 mg/L.

Theo Trung tâm Kiểm soát và Phòng ngừa Dịch bệnh, khi thêm clo vào nước, một số chất này sẽ phản ứng với các vật liệu hữu cơ và kim loại trong nước và sẽ không bao giờ có thể khử trùng được. Đây được gọi là “nhu cầu clo” của nước. Phần còn lại được gọi là “clo tổng”, sau đó được chia thành (1) lượng clo đã phản ứng với nitrat và không có khả năng khử trùng, hoặc “clo tổng hợp” và (2) lượng clo dư có sẵn để khử trùng . vô hiệu hóa các sinh vật gây bệnh và đảm bảo khả năng uống được của nước, được gọi là “clo tự do”.

Tác động của các thành phần hóa học phức tạp và thay đổi của nước

Tại sao điều này quan trọng để hiểu? Đó là dư lượng clo tự do có thể được cơ quan cấp nước thành phố xử lý liên tục bằng các hóa chất thứ cấp để duy trì nước sạch vi sinh theo các tiêu chuẩn được chấp nhận. Mỗi nhà cung cấp đều có chương trình để thực hiện việc này, dựa trên chi phí, hiệu quả, độ ổn định, tính dễ sử dụng, cân nhắc về mùi vị và sự hình thành các sản phẩm phụ. Các hóa chất được sử dụng có thể thay đổi bất cứ lúc nào tùy theo hoàn cảnh.

Một cuộc khảo sát được thực hiện bởi Hiệp hội Công trình Nước Hoa Kỳ cho thấy ngày càng có nhiều hệ thống phân phối nước, đặc biệt là những hệ thống lớn, khử trùng clo tự do còn sót lại bằng chloramine. Trên thực tế, hơn một phần năm người Mỹ đang sử dụng nước uống được xử lý bằng chất này. Có nhiều lý do tại sao cloramin có thể được sử dụng, nhưng lý do chính là để kiểm soát các sản phẩm phụ khử trùng (DBP) hình thành khi clo tự do phản ứng với chất hữu cơ tự nhiên trong nguồn nước.

Đây là lúc hóa học nước uống gặp bước ngoặt. Sử dụng chloramine làm chất khử trùng clo dư cũng có thể làm phát sinh một quá trình vi sinh vật gọi là quá trình nitrat hóa, chuyển đổi amoniac và các hợp chất nitơ khác thành nitrit và nitrat. Điều này lại làm gián đoạn hiệu quả của quy trình xử lý nước theo những cách cần được giải quyết bằng các phương pháp xử lý tiếp theo. Vấn đề có xu hướng gia tăng khi nhiệt độ nước quá ấm và lượng nước sử dụng thấp bất thường. Ngoài ra, các đường ống và thiết bị bị ăn mòn còn cung cấp các bể chứa vi khuẩn nitrat hóa để tránh việc xử lý bằng chất khử trùng còn sót lại. Vì vậy, các nhà máy nước phải làm việc siêng năng và liên tục để ngăn chặn và kiểm soát quá trình nitrat hóa trước khi phân phối nước – không chỉ vì nó ảnh hưởng đến chất lượng nước mà còn vì nó ảnh hưởng đến cơ sở hạ tầng phân phối khi những đường ống đó là kim loại.

Tại sao các kỹ sư nên quan tâm

Theo truyền thống, khi các kỹ sư cơ khí và hệ thống ống nước chuẩn bị các thông số kỹ thuật cho đường ống nước nóng và lạnh trong một tòa nhà mới, việc lựa chọn có thể không bao gồm đánh giá về cách khử trùng nguồn cung cấp nước hoặc thậm chí không biết rằng các quy trình khử trùng sẽ thay đổi. Đây là một vấn đề, ngay cả khi không tính đến các biến số khử trùng nước của thành phố, bởi vì một số vi khuẩn lành tính nhất định tồn tại trong nguồn cung cấp nước một cách tự nhiên dưới dạng màng sinh học. Mặc dù bản thân nó không phải là mối lo ngại, nhưng nếu màng sinh học tích tụ nó như có thể trong các hệ thống kim loại, thì nó sẽ tạo ra môi trường lý tưởng cho sự hình thành cặn và ăn mòn do vi sinh vật gây ra bằng cách cung cấp môi trường sống và chất dinh dưỡng cần thiết.

Tuy nhiên, sau khi tòa nhà được đưa vào vận hành và đưa vào sử dụng, việc giám sát việc hình thành màng sinh học được giao cho các nhà quản lý cơ sở và các chuyên gia bảo trì. Độ nhám bề mặt đặc trưng của các hệ thống kim loại lão hóa khiến nhận thức về quản lý cấp nước trở thành vấn đề quan trọng hơn đối với các kỹ sư. Bởi vì các nguyên tắc hướng dẫn để chống lại các vấn đề sức khỏe do đường nước gây ra thông qua quản lý nước, theo định nghĩa của CDC, không chỉ là mối quan tâm của cơ quan công ích:

1. Duy trì nhiệt độ nước ngoài phạm vi lý tưởng cho sự phát triển của Legionella
2. Ngăn chặn tình trạng ứ đọng nước
3. Đảm bảo khử trùng đầy đủ
4. Bảo trì các thiết bị (chẳng hạn như đường ống) để ngăn chặn cặn, ăn mòn và phát triển màng sinh học.

Thay vào đó, với sự ra đời của ASHRAE 188: “Legionellosis: Quản lý rủi ro cho hệ thống nước tòa nhà”, chúng tôi đã bước vào một giai đoạn phát triển của khoa học và thiết kế tòa nhà, nơi các kỹ sư sẽ ngày càng được yêu cầu hướng dẫn để tối ưu hóa tính toàn vẹn của hệ thống đường ống. về những thay đổi khử trùng thông thường tại cơ sở và sự bùng phát liên tục của bệnh Legionnaires. Các cuộc điều tra của CDC cho thấy hầu hết tất cả các sự kiện do Legionella gây ra đều do các vấn đề có thể ngăn ngừa được bằng cách quản lý nước hiệu quả hơn. Làm phức tạp tình hình và khiến vi khuẩn Legionella trở thành mối lo ngại hàng đầu là một số xu hướng khác, bao gồm:

• Các chiến lược bảo tồn nước thường liên quan đến các thiết bị ống nước có dòng chảy thấp
• Các chiến lược bảo tồn năng lượng có thể giữ nhiệt độ hoạt động thấp hơn mức cần thiết
• Thời gian nước không hoạt động lâu hơn trước khi khởi động hệ thống, tạo điều kiện cho vi khuẩn phát triển.

Khi nói đến sự phức tạp chóng mặt của việc quản lý chất lượng nước, không phải tất cả các vật liệu đường ống đều giống nhau. Và đây là lúc việc lựa chọn CPVC cho thiết kế hệ thống ống nước trở thành một lựa chọn chiến lược, bởi vì CPVC không bị ảnh hưởng bởi tất cả các hình thức khử trùng bằng clo. Thể hiện bề mặt nhẵn, nhất quán trong suốt thời gian sử dụng, vật liệu clo hóa như CPVC mang lại biện pháp bảo vệ vốn có chống lại sự ăn mòn rỗ, cặn và tăng sinh màng sinh học. Nó có thể chịu được các quy trình khử nhiễm theo Hướng dẫn ASHRAE 188 yêu cầu nhiệt độ rất cao và/hoặc nước có hàm lượng clo cao. Nói tóm lại, trong gần 60 năm xử lý nước uống có clo nóng, những lợi ích của CPVC đã được chứng minh và đặc tính bảo vệ chất lượng nước của nó sẽ tồn tại trong suốt tuổi thọ thiết kế của hệ thống – tin vui cho các kỹ sư sẽ phải đối mặt với những yêu cầu mới trong đánh giá rủi ro trong hệ thống nước uống mà họ thiết kế.

https://www.corzan.com/blog/why-you-need-to-know-about-municipal-water-chemistry