ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЕ ВОДЫ ХЛОРИРОВАНИЕМ

ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЕ ВОДЫ ХЛОРИРОВАНИЕМ

К оглавлению книги
Станция дозирования химреагентов
Станция дозирования химреагентов

Необходимость обеззараживания воды в технологии водоподготовки обусловлена тем, что на предыдущих этапах ее обработки (осветление, обесцвечивание коагулированием, отстаивание и фильтрование) удается удалить лишь 90 - 95% загрязняющих воду микроорганизмов, среди оставшихся могут быть патогенные вирусы и бактерии. Кроме того данный, заключительный этап обработки воды наряду с дезинфекцией способствует улучшению ее качества за счет окислительного разрушения и связывания некоторых примесей воды.

Из существующих практических методов обеззараживания воды, разделяемых на реагентные (с помощью окислителей, ионов металлов - меди, серебра и др.) и безреагентные (термический, ультразвуковой, УФ-облучения, радиоактивного излучения), наиболее широко применяют окислительную дезинфекцию воды. В качестве окислителей используют хлор, диоксид хлора, гипохлорит натрия и кальция, а также озон, реже пероксид водорода, перманганат калия и др. В свою очередь из них, на практике предпочтение отдают хлору, его производным и озону. В каждом конкретном случае выбор метода обеззараживания воды определяется расходом и качеством обрабатываемой воды, а также требованиями, предъявляемыми к ней, эффективностью ее предварительной очистки, условиями поставки, транспорта и хранения реагентов, технико-экономическими расчетами, возможностью автоматизации процесса водоподготовки и механизации трудоемких работ, надежностью выбранного метода обеззараживания воды в данных условиях.

Большинству из перечисленных требований удовлетворяет используемый (в основном) метод хлорирования питьевой воды, несмотря на существенные недостатки (в частности, для жидкого хлора) такие как: высокая токсичность, определяющая опасность при обращении с ним; взрывоопасность из-за высокой реакционной способности хлора - сильного окислителя; возможность образования побочных токсичных хлорпроизводных в процессе хлорирования примесей воды; высокая коррозионная активность водных растворов хлора и недостаточное воздействие на спорообразующие бактерии. Хотя сейчас не существует ни одного метода и средства без тех или иных недостатков и универсального для всех видов обработки воды: от подготовки питьевой воды до обеззараживания бытовых и промышленных стоков.

Обеззараживание воды хлорированием используется в практике водоподготовки США, стран Западной Европы и России с начала прошлого века. К настоящему времени этот метод получил во всем мире широкое распространение благодаря достаточно высокой надежности бактерицидного действия, возможности простого оперативного контроля за процессами обеззараживания, экономичности, простоте конструктивного водоподготовительного оформления и возможности получения дезинфицирующего реагента в готовом виде.

Основы метода, используемые реагенты и оборудование достаточно подробно представлены в монографиях и многочисленных статьях, поэтому, кратко обозначив основные аспекты процесса, остановимся на важнейшей экологической проблеме хлорирования - образовании токсичных галогенсодержащих соединений, чему, кстати, посвящена преобладающая часть отечественных и зарубежных публикаций, рассматривающих проблемы окислительного обеззараживания питьевой воды.

В практике обеззараживания и очистки воды хлорированием используют жидкий хлор, препараты, содержащие активный хлор (хлорную известь, гипохлориты натрия и кальция, диоксид хлора, хлорамины), а также активный хлор, полученный методом электролиза на месте потребления. Использование того или иного реагента определяет соответствующее аппаратурное оформление процесса и имеет свои сопутствующие технологические и экологические проблемы, однако, общей является вышеупомянутая проблема.

Распространенной формой использования хлора в процессе водоподготовки является введение в обрабатываемую воду его водных растворов. В воде происходит гидролиз хлора с образованием хлорноватистой кислоты, диссоциирующей далее в зависимости от рН до гипохлоритиона.

Как видно, при рН < 7 основная часть НОСl остается недиссоциированной, а при рН > 8 - в форме иона ОСl-. Хлор, находящийся в растворе в виде хлорноватистой кислоты и гипохлорит-иона, называют свободным активным хлором.

Широко практикуется также обработка воды соединениями, содержащими активный хлор (хлорной известью, гипохлоритом натрия или кальция, диоксидом хлора). При этом использование, например, хлорной извести для дезинфекции воды проходит также с высвобождением гипохлорит-иона.

Концентрация активных форм хлора в воде в основном определяется гидролизом хлора, диссоциацией НОСl и воды. Окислительная способность активных форм хлора, которую связывают с реакционной способностью и бактерицидностью дезинфектантов, может быть оценена величиной окислительного потенциала. И, действительно, более высокий окислительный потенциал хлорноватистой кислоты соответствует ее высокой бактерицидности, превышающей в 40 - 50 раз таковую для гипохлоритов, хотя и то, и другое соединение весьма неустойчиво, постепенно разлагаясь, они теряют свою активность.

Скорость и направление их распада в водных растворах зависят от рН, температуры, концентрации, наличия солей тяжелых металлов (особенно меди и никеля) и контакта с окружающим воздухом.

Данных о количестве хлора, которое нужно вводить в каждом конкретном случае при обработке воды, нет. Практика дезинфекции определяет дозу вводимого хлора как слагаемое двух величин - количества хлора, расходуемого на окисление примесей воды, и остаточного хлора, присутствие которого является гарантией завершившегося процесса окисления бактерий и органических веществ. Степень дезинфекции зависит от концентрации и формы остаточного хлора, времени контакта, реагента, рН, температуры и других факторов.

Хлорноватистая кислота более эффективна, чем ион гипохлорита, поэтому активность свободного остаточного хлора уменьшается с увеличением рН. Бактерицидное действие связанного хлора значительно меньше бактерицидного действия свободного остаточного хлора. С увеличением концентрации хлора в воде, повышением ее температуры и переводом хлора в сравнительно легко диффундирующую, недиссоциированную форму общая скорость процесса обеззараживания возрастает.

В зависимости от характера загрязнений в обрабатываемой воде и особенностей используемого оборудования водоподготовки методы хлорирования классифицируют на две группы - пост- и прехлорирование, определяя таким образом технологическую схему водоподготовки.

Постхлорирование воды обычно является завершаюшей стадией очистки воды. Оно может быть нормальным, суперхлорированием и комбинированным. Нормальное хлорирование применяют при небольшом загрязнении воды. Дозу хлора устанавливают такую, чтобы для сохранения бактерицидных свойств в течение длительного времени концентрация остаточного хлора в воде после 30-минутного контакта воды с хлором была не менее 0,3 мг/л. При эпизодическом бактериальном загрязнении воды стойкими культурами, когда нормальное хлорирование не дает требуемого бактерицидного эффекта или ухудшает органолептические показатели качества воды, проводят суперхлорирование воды повышенными дозами хлора. Количество вводимого хлора и время контакта его с водой устанавливают экспериментально в каждом конкретном случае. Доза остаточного хлора при этом допускается в пределах 1,0 - 10,0 мг/л. Избыток остаточного хлора удаляют дехлорированием воды; небольшой избыток - аэрированием; большее количество - добавками восстанавливающего агента - дехлора (тиосульфата или сульфита натрия, дисульфита натрия, аммиака, сернистого ангидрида, активированного угля). Для усиления действия хлора применяют комбинированные методы водоподготовки, т. е. обработку воды хлором совместно с другими бактерицидными препаратами. Это хлорирование с манганированием, хлорсеребряный и хлормедный способы, а также хлорирование с аммонизацией.

Прехлорирование воды проводится перед другими методами ее обработки при значительных заражениях воды и большими дозами хлора. При этом не требуется последующего дехлорирования, так как избыточное количество хлора при дальнейших процессах обработки полностью удаляется.

Практическое использование процессов хлорирования в основном охватывается пре- и постхлорированием. Нередко проводят двойное хлорирование (пре- и постхлорирование): первичное для подготовки воды к последующим этапам ее очистки, вторичное - для обеспечения требуемой концентрации остаточного хлора в воде, гарантирующей требуемое санитарное ее качество.

(c) 2010 НПК "Медиана - фильтр"
Все права защищены.