Юг Аква Системы
ОБОРУДОВАНИЕ
ДЛЯ ВОДОПОДГОТОВКИ
ТЕЛ./ ФАКС:
+7(905)402-11-48
E-MAIL:
  
  

Дозирование соединений хлора, комбинированные методы

Известно, что сегодня в России остро встала проблема качества питьевой воды. В государственном докладе «Вода питьевая» отмечено, что около 70% рек и озер страны утратили свое качество как источники водоснабжения, а приблизительно 30% подземных источников подверглись природному или антропогенному загрязнению. Около 22% проб, отбираемых из водопроводов, не отвечают гигиеническим требованиям по санитарно-химическим нормам, а более 12% — по микробиологическим показателям. Все это вынуждает структуры ЖКХ искать новые эффективные методы очистки и дезинфекции воды для населения.

Дезинфекция (обеззараживание) заключается в инактивации патогенных организмов, переносимых водой: бактерий, вирусов и паразитов. Ее следует отличать от стерилизации, которая направлена на полное удаление микроорганизмов. Антимикробное действие обеззараживающих веществ основано на окислительно-восстановительных процессах. Наиболее распространенный способ обеззараживания как в нашей стране, так и за рубежом применение хлора. Впервые он был применен в 1894 в Германии. В России хлорирование больших количеств воды было применено в 1910 как принудительная мера при появлении холеры в Кронштадте и брюшного тифа в Нижнем Новгороде.

Наиболее часто применяющиеся дезинфектанты это хлор, гипохлорит натрия, диоксид хлора.

Добавление хлора или раствора гипохлорита натрия (NaOCl) широко распространено в промышленном секторе, хотя оно связано с вероятным образованием органических соединений хлора, содержащей значительное количество органики. Риск образования органических соединений ниже в случае применения диоксида хлора и почти полностью исчезает, если используется озон. Эпоха применения газообразного хлора для обеззараживания воды отходит в прошлое по причине многочисленных недостатков метода - опасность транспортировки и обращения с баллонами хлора, сложность точного дозирования и раздражающее действие хлора на слизистые и кожу человека. Технология дезинфекции с помощью гипохлорита натрия широко внедряется в развитых странах, однако до недавнего времени в России эта практика ограничивалась проблемами дозирования этого реагента. Чтобы точно отмерить безопасное и действенное количество гипохлорита, приходилось работать с сильно разбавленными растворами.

Количество хлора, диоксида хлора, присутствующих в воде, может быть легко определено с помощью анализов.

Хлор - один из наиболее химически активных элементов и вступает в реакцию со множеством соединений уже при комнатной температуре.

Газообразный хлор при растворении в воде, диспропорционирует. При этом образуется соляная кислота (HCl) и хлорноватистая кислота (HOCl):

Cl2 + H2O —> HCl + HOCl (1)

Хлорноватистая кислота диссоциирует в растворе следующим образом:

HOCl —> OCl- + H+ (2)

Реакция равновесия (2) сильно зависит от pH раствора:

При pH < 7,5 присутствует в основном HOCl
При pH > 7,5 присутствует в основном OCl- (гипохлорит)
При pH > 10 присутствует только OCl-

Хлорноватистая кислота HOCl - активный биоцидный компонент хлора.

Бактерицидное и биоцидное действие хлора почти исключительно объясняется высокой химической активностью и высокой окислительной способностью хлорноватистой кислоты (HOCl).

Окисление компонентов живой клетки происходит за счет воздействия хлора на наиболее чувствительной частью клетки - энзимы. Поскольку энзимы находятся внутри клетки, защищенные клеточной мембраной, биоцид должен проникнуть сквозь эту мембрану, прежде чем оказать действие.

Тот факт, что хлорноватистая кислота в свободной (недиссоциированной) форме имеет значительно большую способность к проникновению через клеточную мембрану, чем гипохлорит-ион, объясняет большую эффективность свободной кислоты. Свободная кислота HOCl имеет в 100 раз большую биоцидную эффективность, чем ее анион (гипохлорит-ион). Таким образом, хлорирование наиболее эффективно только в том случае, если значение pH меньше 7,5.

Хлор обычно поставляется в стальных цилиндрах или стальных бочках. Он поступает через раздаточное устройство для хлорного газа. Агрессивность и токсичность хлора делает необходимыми большие вложения в раздаточное оборудование и специальное оборудование по обеспечению безопасности.

Применение раствора гипохлорита натрия значительно снижает требования к оборудованию. Тем не менее, в случае, если вода циркулирует в замкнутом контуре, необходима установка дозирования кислоты, поскольку гипохлорит-ион в воде гидролизуется, образуя слабую хлорноватистую кислоту и в результате чего pH повышается.

В результате непрерывного дозирования хлора, часть его расходуется на окисление органических соединений, должен возникнуть избыток свободного хлора в количестве 0,5-1 г/м3 в потоке воды. Концентрацию необходимо измерять непосредственно в системе. Из-за того, что хлор реагирует со многими веществами, содержащимися в воде и, таким образом, подвергается разложению, нужно добавлять большие количества хлора (до 1 г/м3), чтобы добиться необходимой концентрации хлора в том случае, когда вода сильно загрязнена. Обычно в воду нужно добавлять от 1 до 10 г/м3 хлора.

Некоторые микроорганизмы, образующие слизь (например, Crenothrix или диатомовые), стойкие при низкой концентрации хлора. Это также верно для зеленых водорослей, таких как Chlorella, Scenedesmus и Pedistrum. В таком случае рекомендуется поддерживать концентрацию хлора около 5 г/м3 в течении 1,5 часов, либо, если такой возможности нет, пользоваться для обеззараживания озоном, УФ-стерилизацией, либо комбинировать применение обработки хлором с этими методами.

Значительная дозировка хлора требуется, например, для обработки охлаждающих систем, которые могут содержать видимые слизистые отложения (слизеобразующие бактерии), так как хлор и хлорноватистая кислота с большим трудом проникают через слизистую оболочку бактерий. Рекомендуется использовать хлор в комбинации с неионогенным дисперсантом, активатором биоцида, чтобы обеспечить проникновение хлора в слой биомассы.

Несмотря на популярность вышеописанного метода, в этой области непрерывно разрабатываются новые, усовершенствованные технологии с использованием хлорсодержащих веществ. Сегодня они позволяют не только эффективно устранить бактериальные загрязнения, но и практически полностью избежать образования вредных веществ. Наиболее перспективной и применяемой сегодня является обработка воды диоксидом хлора. При этом возможно снизить риск образования органических соединений хлора.

Диоксид хлора (ClO2) — газообразное химически активное вещество зеленовато-желтого цвета с «хлорным» запахом. Механизм его действия на болезнетворную флору обусловлен не только высоким содержанием высвобождающегося хлора, но и образующимся атомарным кислородом. Это сочетание делает ClO2 более сильным обеззараживающим агентом. Диоксид хлора не проявляет длительной стабильности, его нужно заново вырабатывать каждый раз незадолго перед применением.

Реакция следующая:

НCl + 2 NaClO2 —> 2 NaCl + 2 ClO2

Главное преимущество хлора и его соединений - пролонгированность действия (действие на микроорганизмы длится долго), то есть способность долго сохранять активность в воде бассейна, принимая на себя первый удар поступающих загрязнений. К тому же хлорирование - самый недорогой и доступный способ. Более того, санитарные нормы указывают, что наибольший эффект обеззараживания достигается при комбинации других методов именно с хлорированием. При обработке воды хлором достигается не только бактерицидное действие, но он также способствует удалению не задерживаемых фильтром органических примесей путем окисления.

Классическое хлорирование является самым надежным способом дезинфекции воды, прежде всего, когда загрязнение воды является особенно сильным, например, при температуре воды длительное время превышающей 28°С или из-за поступления большого количества загрязняющих веществ. В результате разработки новых стабилизированных продуктов на основе хлора, осуществлять хлорирование воды стало проще, а поступающий в воду хлор стал использоваться более эффективно.

Кроме рассмотренных методов хлорирования воды, используется ряд комбинированных, когда вместе с хлорсодержащими соединениями используют еще один химический или физический дезинфицирующий агент, что значительно (иногда в разы) повышает эффективность обеззараживания. Хлорирование можно комбинировать с обработкой озоном, ультрафиолетом и другими методами.

Тел./факс: +7(905) 402-11-48 info@vodarus.ru
Оборудование для водоподготовки, г. Краснодар
© «ЮгАкваСистемы», 2011 г.