Miten varmistaa juomaveden turvallisuus ja laatu haastavissa olosuhteissa?

Juomaveden laatu on keskeinen tekijä yleisen terveyden turvaamisessa. Vesi, jota juomme, tulee alttiiksi monille saastuttaville tekijöille, kuten epäorgaanisille ja orgaanisille epäpuhtauksille sekä mikrobiologisille saasteille. Veden puhdistuksen prosessit, joiden avulla pyritään takaamaan veden turvallisuus, voivat olla monimutkaisia ja haasteellisia, erityisesti tilanteissa, joissa raakavesi on saastunutta ja vesiolosuhteet vaihtelevat. Tämä on erityisen totta kehitysmaissa ja alueilla, joissa infrastruktuuri on vanhentunut ja vedensaannin laatu on heikentynyt.

Yksi tärkeimmistä tekijöistä veden laatuun vaikuttavissa prosesseissa on veden käsittelyn tehokkuus. Vedenkäsittelyprosessit voivat kuitenkin kohdata monia esteitä, kuten vanhentuneet putkistot, korkea kloorivaatimus, biofilmien muodostuminen ja ilmastonmuutoksen vaikutukset, jotka kaikki voivat pahentaa ongelmaa ja heikentää veden laatua jakeluverkostossa. Lisäksi vuotavat putket, jotka ovat osa ei-tuottavaa vettä (non-revenue water), voivat vähentää kloorijäämiä ja johtaa mikrobiaalisiin epäonnistumisiin.

Tällaisissa olosuhteissa veden käsittelyprosessit eivät välttämättä riitä takaamaan veden turvallisuutta ja laatua kaikille kuluttajille. Tällöin saattaa olla tarpeen käyttää klooriboostereita, jotka voivat täydentää kloorijäämiä ja ehkäistä bakteerien ja muiden patogeenien kasvuveden jakelujärjestelmässä. Tämä tuo esiin myös tarpeen kehittää uusia tekniikoita veden käsittelyyn ja jakeluun.

Erityisesti mikrobiologiset yhteisöt ja niiden koostumus ovat tärkeitä tekijöitä, jotka vaikuttavat veden laatuun. Mikro-organismit voivat elää ja sopeutua haastavissakin ympäristöissä, kuten vedenkäsittelylaitoksissa ja vesijakelujärjestelmissä, ja niillä on kyky muuttaa veden fysikaalisia ja kemiallisia ominaisuuksia. Tämä voi johtaa vaarallisten kemiallisten aineiden muodostumiseen, jotka voivat vaarantaa kuluttajien terveyden.

Mikrobiomitutkimukset ovat tärkeä työkalu, joka voi auttaa ymmärtämään, miten mikrobit vaikuttavat veden laatuun ja turvallisuuteen. Näiden tutkimusten avulla voidaan tunnistaa patogeenejä, jotka voivat aiheuttaa sairauksia, ja kehittää sääntöjä, jotka parantavat veden laadun seurantaa ja terveysvaikutuksia. Vedenkäsittelyprosessien optimointi ja tarkempi valvonta ovat avainasemassa juomaveden laadun varmistamisessa.

Vedenkäsittelyn eri menetelmien, kuten suodatus, desinfiointi ja sterilointi, lisäksi on tärkeää ymmärtää, miten erilaisten desinfiointiaineiden, kuten kloorin, käyttö vaikuttaa mikrobiologisiin yhteisöihin ja veden laatuun. Kloorin jäämien säilyttämisen tärkeys on keskeinen tekijä, joka vaikuttaa veden turvallisuuteen. On tärkeää löytää tehokkaita tapoja ylläpitää kloorijäämiä ja ehkäistä uusien mikrobien kasvua ja lisääntymistä jakelujärjestelmässä.

Jatkossa tulisi kiinnittää huomiota myös uusiin vedenpuhdistusteknologioihin ja -menetelmiin, jotka voivat parantaa vedenkäsittelyn tehokkuutta ja turvallisuutta. Esimerkiksi jäätymisprosessien ja suolattoman veden tuotantotekniikoiden tutkimus on saanut huomiota, sillä ne tarjoavat mahdollisuuksia kehittää kestävämpiä ja energiatehokkaampia puhdistusratkaisuja. Näitä menetelmiä voidaan hyödyntää erityisesti alueilla, joilla makean veden saanti on rajoitettua.

Vedenkäsittelyn kehittäminen vaatii jatkuvaa tutkimusta ja innovaatiota. On tärkeää, että tulevaisuudessa kiinnitetään huomiota myös uusiin ja nouseviin vesiekologisiin haasteisiin, kuten mikroplastiikalle ja uusille kemikaaleille, jotka voivat vaikuttaa veden laatuun ja turvallisuuteen. Näiden haasteiden ratkaiseminen edellyttää globaalia yhteistyötä ja investointeja uusiin teknologioihin, jotka voivat parantaa vedenpuhdistuksen tehokkuutta ja ympäristön kestävyyttä.

Miten mikrobiyhteisöt kehittyvät juomavesiverkostoissa ja mitä se tarkoittaa

Mikrobiyhteisöjen kehittyminen juomavesiverkostoissa (DWDS) on monivaiheinen ja dynaaminen prosessi, joka heijastaa monenlaisten mikrobien vuorovaikutuksia ja sopeutumista eri ympäristöolosuhteisiin. Erityisesti biofilmin muodostuminen on tärkeä osa tätä prosessia. Biofilmi, eli mikrobien muodostama kalvo putkien pinnoilla, tarjoaa suojan monille mikrobeille ja voi vaikuttaa merkittävästi veden laatuun. Mikrobiyhteisöjen koostumus, niiden kehitys ja vuorovaikutukset voivat vaihdella riippuen muun muassa desinfiointiaineen tyypistä, putkien materiaalista ja virtausnopeuksista.

Proteobakteerit, erityisesti Betaproteobacteria ja Gammaproteobacteria, ovat keskeisiä mikrobeja, jotka löytyvät juomavesiverkoston biofilmeistä. Betaproteobacteria-luokkaan kuuluvat esimerkiksi Nitrosomonas-suvun bakteerit, jotka oksidoivat ammoniakkia. Näiden bakteerien esiintyminen kloramiinituotteilla desinfioiduissa järjestelmissä viittaa siihen, että ne voivat osallistua biofilmin kehitykseen ja heikentää kloramiinin tehoa. Erityisesti Dechloromonas-suvun bakteerien esiintyminen valuraudassa olevilla putkilla viittaa siihen, että nämä mikrobit voivat olla osallisina rautahäviön ja putkien korroosion edistämisessä, tarjoten samalla ravinteita rauta-bakteereille, jotka elävät biofilmissä.

Gammaproteobacteria-luokasta tunnetaan useita sukupuuttoon kuolleita patogeenejä, kuten Escherichia, Salmonella, Vibrio ja Legionella, jotka voivat esiintyä DWDS-järjestelmissä. Erityisesti Pseudomonas-suku, joka kuuluu Pseudomonadales-lahkoon, on havaittu olevan runsaimmillaan biofilmin varhaisvaiheessa ja kohtalaisilla virtausnopeuksilla. Tämä viittaa siihen, että Pseudomonas-suvun lajit voivat näytellä keskeistä roolia biofilmin muodostumisessa ja siihen liittyvissä prosesseissa.

Rautaa hapettavat bakteerit, kuten Gallionella ja Sideroxydans, ovat yleisiä erityisesti valurautaisissa putkissa, ja niiden rooli korroosion induktiossa on hyvin dokumentoitu. Tässä yhteydessä on havaittu, että rautaa hapettavat bakteerit voivat olla merkittävässä roolissa biofilmin kehityksessä ja veden laadun muutoksessa.

Muita DWDS-mikrobiyhteisöissä tavattavia bakteeriluokkia ovat Deltaproteobacteria ja Actinobacteria, jotka sisältävät muun muassa antibiooteille vastustuskykyisiä lajeja. Esimerkiksi Desulfovibrio-suvun bakteerit on havaittu sekä vesivaiheessa että korroosiotuberkeleissa. Lisäksi Actinomycetia-suvun bakteerit, kuten Mycobacterium, ovat yleisiä ja voivat olla ihmisen patogeenejä, jotka esiintyvät erityisesti kloramiinia sisältävissä järjestelmissä. Tämä tekee niiden roolista biofilmissä erityisen tärkeän, koska ne voivat liittyä vedenlaadun heikkenemiseen ja terveysriskeihin.

Toinen tärkeä bakteeriryhmä on Nitrospirae-fylum, jonka bakteerit ovat tärkeitä erityisesti kloramiinin käytön yhteydessä. Nitrospira-suvun bakteerit osallistuvat typpiyhdisteiden ja ammoniakin metaboloitumiseen, mikä voi vaikuttaa mikrobiologisen yhteisön koostumukseen ja kehitykseen.

Kun tarkastellaan biofilmien monimuotoisuutta, on tärkeää huomata, että biofilmit eivät ole pelkästään bakteerien muodostamia yhteisöjä. Fungi, erityisesti filamentoottiset sienet, on havaittu olevan läsnä DWDS:ssä, vaikkakin niiden rooli biofilmin kehityksessä on vähemmän tutkittu. Joissakin tutkimuksissa on havaittu, että tietyt sienet voivat tuottaa metaboliitteja, jotka voivat vaikuttaa desinfiointiaineiden hajoamiseen ja siten edistää bakteerien eloonjäämistä varhaisessa biofilmin kehitysvaiheessa.

Erityisesti Acremonium- ja Neocomospora-suvun sienet on löydetty DWDS:stä, ja ne voivat hyödyntää klooria sekä tuottaa yhdisteitä, jotka estävät desinfiointiaineiden toimintaa. Tämä voi selittää, miksi biofilmien alkuvaiheessa tietyt sienet ovat enemmän näkyvissä kuin myöhemmissä vaiheissa. Vaikka sienet eivät ole olleet yhtä tutkimuksen kohteena kuin bakteerit, niiden läsnäolo ja mahdollinen rooli desinfiointiaineiden kulutuksessa voi vaikuttaa biofilmin dynamiikkaan ja siihen, kuinka hyvin mikrobiologinen yhteisö säilyy hengissä.

Lisäksi biofilmin tutkimuksessa on siirrytty perinteisistä vesivaiheen näytteiden ottamisesta myös biofilmivaiheeseen. Biofilmivaiheessa saatujen näytteiden analyysi on osoittanut, että mikrobiyhteisöjen monimuotoisuus voi olla huomattavasti suurempi kuin vesivaiheessa, ja tämä antaa tarkempaa tietoa siitä, mitä todella tapahtuu juomavesiverkoston sisällä. Tämä on erityisen tärkeää, sillä monivaiheinen biofilmin kehitys on oleellinen osa mikrobiologisten yhteisöjen säilymistä ja sopeutumista haasteellisiin ympäristöolosuhteisiin.

Juomavesiverkostojen mikrobiyhteisöjen tutkimus onkin elintärkeää, sillä se auttaa ymmärtämään, miten veden laatu voi muuttua putkistojen ikääntyessä ja miten erilaiset desinfiointimenetelmät vaikuttavat mikrobien kehitykseen. Vedenlaadun hallinta edellyttää monivaiheista ymmärrystä mikrobien käyttäytymisestä ja niiden roolista biofilmien muodostamisessa ja ylläpidossa.

Biofilmit ja niiden tutkimus vesihuoltojärjestelmissä: Nykyiset menetelmät ja haasteet

Biofilmien tutkimus vesihuoltojärjestelmissä, erityisesti juomavesiverkostoissa (DWDS), on monivaiheinen prosessi, joka kohtaa useita haasteita. Yksi suurimmista ongelmista on biofilmien kerääminen todellisista, maahan upotetuista putkistoista, mikä tekee luonnollisten biofilmien tutkimisesta vaikeaa. Käytännössä paras tapa saada edustava biofilminäyte olisi leikata osa putkistosta ja kaapia biofilmit putken sisäpinnalta. Tätä lähestymistapaa on käyttänyt muun muassa Kelly et al. [168] tutkiessaan biofilmien mikrobidiversiteettiä ja runsautta todellisista DWDS-järjestelmistä 18 kuukauden ajanjaksolla. He havaitsivat, että biofilmien monimuotoisuus oli suhteellisen matala, sillä vain neljä taksonia hallitsi biofilmiä, vaikka niiden runsautta oli havaittavissa ajallisesti vaihteleva määrä. Runsaus liitettiin erityisesti lämpötilan vaihteluihin ja muuttuneisiin parametriin, kuten ammoniakin, nitraattien, monoklooriamiinien, kokonaiskloorin, alkaliniteetin ja kovuuden pitoisuuksiin. Merkittävin havainto oli, että korkein monimuotoisuus ja runsautta ilmeni niistä näytteistä, joissa nitraattien pitoisuus oli korkein, mikä viittaa vahvempaan yhteyteen nitraattien ja biofilmin koostumuksen välillä verrattuna muihin tekijöihin.

Vaikka putken leikkaaminen ja biofilmien kaapiminen on tuottanut hyviä tuloksia useissa tutkimuksissa [68, 87, 169], menetelmä on työläs ja vaatii suuria resursseja, ja se voi johtaa veden saastumiseen. Tämän vuoksi sitä ei voida käyttää useimmissa järjestelmissä. Vaihtoehtoisena menetelmänä on käytetty erikoislaitteita, kuten kuponkeja, jotka voidaan upottaa olemassa olevaan DWDS-järjestelmään ja joilla voidaan tutkia biofilmin dynamiikkaa paikan päällä tai poistaa myöhempää analyysia varten. Tällaisia laitteita on käytetty sekä simuloiduissa että todellisissa DWDS-järjestelmissä, ja tulokset ovat olleet lupaavia. Kuitenkin edelleen on epäselvää, kuinka hyvin nämä laitteet säilyttävät normaalit hydrodynaamiset olosuhteet putkistossa.

Toinen mahdollinen vaihtoehto biofilmien tutkimiselle on huuhtelu. On todettu, että hydrodynaamisten olosuhteiden muutokset voivat irrottaa biofilmejä, ja huuhtelu mahdollistaa biofilmien irrottamisen ja mobilisoinnin tutkimuksia varten. Huuhtelua on käytetty onnistuneesti [171, 172], ja tutkimukset ovat osoittaneet sen kyvyn irrottaa putken seinämän biofilmejä. Kuitenkin huuhtelu voi aiheuttaa biofilmien irtoamista osittain, jolloin ei ehkä saada kaikkia niitä taksoniita, jotka olivat osa biofilmiyhteisöä ennen huuhtelua. Huuhtelutekniikka on osoittautunut käyttökelpoiseksi bakteeri- ja sieni-yhteisöjen koostumuksen määrittämiseksi DWDS-järjestelmissä [5, 164], mutta putkien materiaali ja koko voivat vaikuttaa huuhtelun tehokkuuteen ja biofilmien täydelliseen irtoamiseen.

Vaikka huuhtelu ja putken leikkaus ovat tuottaneet verrattavissa olevia tuloksia, putken leikkaus on edelleen suosituin menetelmä, koska se tuottaa edustavampia biofilmikokoelmia. Huuhtelu, vaikka se saattaa irrottaa biofilmejä, voi aiheuttaa liiallisia vetoa, mikä voi johtaa löyhästi kiinnittyneiden biofilmien irtoamiseen ja palautumiseen vesivaiheeseen, joten näytteet eivät välttämättä edusta täydellisesti alkuperäistä biofilmiyhteisöä.

Tutkimus biofilmien mikrobiyhteisöjen koostumuksesta perustuu edelleen moniin perinteisiin menetelmiin, kuten kulttuuriin perustuvien tekniikoiden käyttöön. Nämä menetelmät, vaikka ne ovat suhteellisen edullisia ja yksinkertaisia, kärsivät rajoituksista, kuten kyvyttömyydestä laskea ei-kasvattavien mikro-organismien määriä ja niiden ei-spesifisyydestä, mikä tekee niistä vähemmän houkuttelevia niille, jotka tutkivat mikrobiologista ekologiaa [17, 68, 80, 135, 166]. Vaikka kulttuurimenetelmät ovat edelleen laajalti käytössä, erityisesti säädösten täyttämisen ja valvonnan vuoksi, ne eivät ole riittäviä virusten saastumisen arvioimiseksi, ja niitä käytetään enemmän bakteerien ja tietyssä määrin sienten tutkimiseen [69].

On tärkeää huomata, että kulttuuripohjaiset menetelmät eivät ole täysin riittäviä mikrobiekologian laajempaan tutkimukseen. Tämä johtuu osittain siitä, että ne eivät pysty tunnistamaan kaikkia vesistöissä esiintyviä mikro-organismeja, erityisesti niitä, jotka eivät ole viljeltävissä perinteisillä laboratorio-tekniikoilla. Tämä on johtanut uudenlaisten molekyylipohjaisten menetelmien käyttöön, jotka pystyvät tunnistamaan ja määrittämään mikrobiyhteisöjen koostumuksen laajemmin ja tarkemmin.

Vaikka perinteiset menetelmät, kuten kulttuuritekniikat, eivät aina ole täysin tarkkoja tai kattavia, niiden merkitys vesihuollon valvonnassa ja mikrobilaatututkimuksessa on edelleen suuri. Samalla on kuitenkin tärkeää, että tutkijat ja insinöörit ymmärtävät näiden menetelmien rajoitukset ja käyttävät niitä osana laajempaa tutkimusstrategiaa, joka yhdistää uusia, edistyneempiä tekniikoita.

Miten parantaa kaivospadotusten vedenpuhdistusteknologioita ja hyödyntää hiekka- ja vesipigmenttien talteenottoa?

Vedenpuhdistusteknologioiden kehitys kaivosteollisuudessa on tullut elintärkeäksi osaksi kestävän ympäristöhallinnan suunnitelmia. Kaivosvedet, erityisesti happamat kaivosvedet (AMD), ovat suuri ympäristöriski, koska ne sisältävät vaarallisia metalleja ja muita myrkyllisiä yhdisteitä, jotka voivat saastuttaa vesistöjä ja maaperää. On kuitenkin olemassa useita edistyksellisiä menetelmiä, jotka tarjoavat mahdollisuuden sekä puhdistaa kaivosvesiä että talteenottaa arvokkaita resursseja, kuten rautaoksideja ja mineraaleja.

Kaivospadon vedenpuhdistuksessa käytetään erilaisia teknologioita, joista monet hyödyntävät kemiallisia ja biologisia prosesseja saastuneen veden neutraloimiseksi ja saasteiden poistamiseksi. Yksi tärkeimmistä haasteista on löytää taloudellisesti ja ympäristöllisesti kestäviä ratkaisuja, jotka vähentävät vedenpuhdistuksen kustannuksia ja parantavat puhdistustehokkuutta. Esimerkiksi kalsiumkarbonaatti ja kipsin skaalausaineet ovat kemiallisia aineita, joita käytetään rautahydroksidin talteenottamiseksi happamista kaivosvesistä, samalla kun ne estävät haitallisten mineraalien kiteytymistä.

Kaivospadon vesien käsittelyyn on kehitetty useita teknologioita, kuten vertikaaliset kosteikot ja nanomateriaalit, jotka pystyvät poistamaan metalleja ja muita epäpuhtauksia tehokkaasti. Esimerkiksi hematittinanopartikkelien käyttö on osoittautunut lupaavaksi menetelmäksi kaivosveden puhdistuksessa. Näiden nanomateriaalien avulla voidaan saavuttaa erinomainen saastuneen veden puhdistus ja samalla ne voivat toimia myös saasteiden talteenotossa, joka tarjoaa mahdollisuuksia kierrättää ja hyödyntää kaivosprosesseista syntyviä jätteitä.

Yksi lupaavimmista menetelmistä on myös suolan talteenotto jätevedestä. Näin voidaan vähentää jätevesien suolapitoisuuksia ja samalla tuottaa myytävää tavaraa, kuten natrium- ja kalsiumsuoloja. Suolan talteenoton avulla voidaan paitsi puhdistaa vettä, myös luoda lisäarvoa kaivostoiminnan sivutuotteista. Tällaisia menetelmiä kehitetään aktiivisesti ympäri maailmaa, ja niillä on potentiaalia mullistaa vedenpuhdistusteknologiat sekä kaivosteollisuuden jätehuolto.

Yksi keskeinen haaste on löytää tasapaino taloudellisten ja ympäristöllisten etujen välillä. Vedenpuhdistusteknologioiden käyttöönotto vaatii usein suuria investointeja ja pitkäaikaisia sitoumuksia, mutta pitkällä aikavälillä ne voivat vähentää ympäristöhaittoja ja parantaa kaivostoiminnan kestävyyttä. Lisäksi, kun otetaan huomioon ympäristönäkökulmat, kaivosten jätevesien puhdistaminen ei ole pelkästään tekninen haaste, vaan se edellyttää myös tiukempia sääntelytoimia ja hallintakäytäntöjä.

Muutamat kaivospadon vedenpuhdistusteknologioiden esimerkit, kuten Emalahleni-vesihankkeiden kaltaiset projekteet Etelä-Afrikassa, osoittavat, kuinka teknologian ja liiketoiminnan yhdistäminen voi johtaa toimiviin ja kestäviin ratkaisuihin. Tällaiset hankkeet ovat esimerkkejä siitä, miten paikalliset yritykset voivat saada tukea valtiolta ja tutkimuslaitoksilta uusien ratkaisujen kehittämiseen ja kaupallistamiseen.

Kaivospadon vedenpuhdistuksen ja resurssien talteenoton alueella on edelleen paljon tutkimustyötä ja innovaatioita meneillään. Esimerkiksi teknologioiden yhdistäminen ja uudet materiaalit voivat parantaa käsittelyn tehokkuutta entisestään. Tällä hetkellä kehitteillä olevat menetelmät, kuten suolaliuosten ja jätevesien jäädyttämistekniikat, voivat myös tarjota uudenlaisia ratkaisuja, jotka vähentävät käsittelyyn tarvittavaa energiaa ja resursseja. Tällaiset edistykset voivat mahdollistaa suurempien kaivosten vedenpuhdistuskapasiteetin ja jätevesien käsittelyn.

Koko kaivosteollisuuden haasteena on löytää ratkaisuja, jotka paitsi auttavat puhdistamaan kaivosvesiä myös mahdollistavat ympäristön kannalta kestävän ja taloudellisesti järkevän kaivostoiminnan. Kestävä vedenhallinta on avainasemassa, ja sen kehittämiseen tarvitaan niin kansainvälistä yhteistyötä, tieteellistä tutkimusta kuin paikallisia innovaatioitakin. Vedenpuhdistusteknologioiden kehittämisen rinnalla tulee kuitenkin kiinnittää huomiota myös kaivosten jätehuollon kokonaisvaltaiseen hallintaan, jotta varmistetaan, että kaivostoiminta ei vaaranna tulevien sukupolvien elinympäristöä.

Chlorine Dioxide, Hypochlorite, and Other Disinfectants in Water Treatment

Klooridioksidi tuotetaan reaktiolla natriumkloritin ja hapon välillä. Reaktio, kuten kaavassa 5.2 esitetään, tuottaa klooridioksidikaasua, joka on erittäin haihtuvaa, joten sitä voidaan tuottaa vain paikan päällä pieninä määrinä erityisissä reaktoreissa. Suurten klooridioksidimäärien käyttö on kielletty turvallisuus- ja terveysnäkökohtien vuoksi, ja sitä käytetään vain käyttöpaikassa. Klooridioksidi on verrattain vähemmän epävakaa verrattuna otsoniin, ja sen jäännös ei kestä pitkään. Se reagoi luonnollisten orgaanisten aineiden (NOM) kanssa tuottaen vähemmän klorattuja yhdisteitä, ja sen teho ei riipu veden pH:sta. Klooridioksidi on tehokas haitallisten kontaminanttien poistamisessa, ja sen tehokkuus viruksia vastaan on 99 % suurempi verrattuna bakteereihin. Se on vahva hapettaja, joka ei reagoi vedessä olevan ammoniakin kanssa eikä tuota trihalometaania (THM) [33]. Klooridioksidin vaikutusaika matalilla annoksilla on noin 4 tuntia, mikä tekee siitä erittäin tehokkaan vedensuodatusmenetelmän [36].

Klooriliuoksen hypokloriitti (NaOCl) on yleisesti käytetty valkaisuaineena paperin ja tekstiilien käsittelyssä sekä veden desinfioinnissa. Sen konsentraatio liuoksessa vaihtelee 10–15 % vapaana kloorina. Hypokloriitin lisääminen veteen tuottaa hypokloorihappoa (HOCl), kuten kaavassa 5.3 esitetään. Hypokloorihappo toimii vapaana saatavilla olevana kloorina (FAC), joka edelleen hajoaa suolahapoksi (HCl) ja hapeksi (O) tehokkaaksi hapettavaksi aineeksi. Hypokloriitin teho ja reaktiivisuus ovat samanlaisia kuin kloorikaasilla; kuitenkin kloori hypokloorihapossa menettää tehonsa nopeasti liuoksen säilytyksen aikana [37].

Kalsiumhypokloriitti (Ca(ClO)2) on veden desinfiointiaine, jolla on samankaltaisia vaikutuksia kuin natriumhypokloriitilla, mutta kalsiumhypokloriitti on tavallisesti kiinteässä muodossa ja sisältää 70 % klooria, mikä tekee siitä tehokkaamman verrattuna nestemäiseen natriumhypokloriittiin. Kaavassa 5.4 esitetty reaktio näyttää, miten kalsiumhypokloriitti reagoi veden kanssa muodostaen hypokloorihappoa ja kalsiumhydroksidia. Verrattuna kloorikaasuun ja natriumhypokloriittiin, kalsiumhypokloriitti on käyttäjäystävällisempi ja sillä on erinomainen vakaus varastoinnin aikana, kun se pidetään kuivassa paikassa. Tuotettu hypokloorihappo on yhtä reaktiivinen kuin natriumhypokloriitti ja kykenee poistamaan 99 % kaikista veden kontaminanteista [39].

Chloramiinit syntyvät, kun vapaa kloori reagoi ammoniakin kanssa pH:ssa 8.4, kuten kaavassa 5.5 esitetään. Chloramiinit ovat tärkeitä rooleja jakeluverkostossa, sillä ne takaavat jäännöksellisten suojatoimenpiteiden säilymisen. Verrattuna klooriin, chloramiinit ovat stabiilimpia ja tuottavat vähemmän halogenoituja sivutuotteita [33]. Ne reagoivat muiden mikro-organismien kanssa ja estävät bakteerien eloonjäämisen, mutta niiden reaktioaika on hitaampi verrattuna klooriin.

Otsonointi on tehokas vedensuodatusmenetelmä, jota on käytetty laajasti jäteveden ja veden kierrätystoimintojen yhteydessä. Liuennut happi altistetaan UV-valolle, mikä tuottaa otsonimolekyylejä, kuten kaavassa 5.6 esitetään. Otsoni on erittäin reaktiivinen hapettava aine, joka tuhoaa orgaaniset aineet, virukset ja bakteerit, sekä poistaa veden hajua ja makua. Otsonointi on tehokkaampi kuin kloori desinfioinnissa, koska ei synny desinfiointisivutuotteita tai jäämiä. Kuitenkin tämä prosessi on kallis ja vaatii monimutkaisia laitteita [40].

Ultraviolettivalo (UV) on laajasti käytetty desinfiointimenetelmä jätevedessä, juomavedessä ja akvakulttuurissa. UV-valo tappaa biologisia mikro-organismeja hajottamalla niiden DNA:n, RNA:n ja proteiinien kemialliset sidokset [33]. Fotokatalyyttinen desinfiointi, jossa käytetään esimerkiksi titaanioksidia (TiO2), on yleistymässä vedensuodatusmenetelmänä. Tämä menetelmä hyödyntää auringonvaloa ja käyttää kiinteää katalyyttiä tehokkaaseen desinfiointiin [41].

Kloorin käyttö veden käsittelyssä on olennainen osa monia puhdistusprosesseja, ja sen roolia käsitellään laajasti vedenkäsittelylaitoksissa. Kloorin kemialliset ominaisuudet ja reaktiot veteen, kuten kaavassa 5.7 esitetään, tuottavat hypokloorihappoa, joka on heikko happo ja hajoaa nopeasti vesiliuoksessa [38]. Kloorin reaktiivisuus riippuu veden pH:sta ja sen vuorovaikutuksesta orgaanisten ja epäorgaanisten yhdisteiden kanssa. Orgaaniset typpiyhdisteet, kuten ammoniakki, voivat reagoida kloorin kanssa muodostaen stabiileja N-klooriyhdisteitä, jotka estävät tehokkaan hapettumisen ja voivat johtaa desinfiointisivutuotteiden syntyyn [42].

Inorgaaniset yhdisteet, kuten sulfidit ja ammoniakki, voivat nopeasti kuluttaa klooria ja vähentää sen tehokkuutta. Kloorin hapettavat ominaisuudet ovat kuitenkin hyödyllisiä veden puhdistamisessa monien epäorgaanisten yhdisteiden osalta, kuten rauta (Fe) ja mangaani (Mn), jotka hapettuvat korkeampiin oksidointiasteisiin [38]. Kloorin kysyntä voi olla suuri, erityisesti jäteveden käsittelyssä, ja sen tehokas käyttö edellyttää tarkkaa pH-tasapainoa ja kemiallisten reaktioiden hallintaa [42].