16 Обеззараживание воды Качественная питьевая ВОДА по определению

16. Обеззараживание воды Качественная питьевая ВОДА по определению ВОЗ – это та вода которая не представляет собой риска для здоровья человека в течение всего времени ее потребления.

Основными критериями безопасности и безвредности питьевой воды являются санитарноэпидемиологические нормативы ВОЗ. Безопасность питьевой воды в первую очередь определяется эпидемиологической безопасностью – снижением или полным уничтожением патогенных микроорганизмов.

Кроме того, безопасность питьевой воды определяется эффективностью удаления патогенных микроорганизмов и обеспечением долговременности эффекта дезинфекции. Эпидемиологическая безопасность достигается обеззараживанием – одним из самых важных этапов в технологической схеме водоподготовки.

16. 1. Хлорирование Выбор способа обеззараживания воды в основном зависит от принятой технологии обработки, себестоимости и уровня промышленной безопасности процессов водоподготовки, энергоемкости дезинфекции. В России на большей части водопроводов применяется хлорирование как надежный и многофункциональный способ.

В основе хлорирования – способность свободного хлора и его соединений угнетать ферментные системы микроорганизмов. В настоящее время наиболее широко при обеззараживании воды в водопроводных системах, в том числе и хозяйственно- питьевого назначения, используется газообразный и сжиженный хлор.

Широкое применение хлорирования объясняется высокой дезинфицирующей способностью хлора, относительно невысокой стоимостью, а также длительным сохранением бактерицидного воздействия на водную микрофлору, в том числе и при транспортировке воды в системах ПРВ.

Кроме сжиженного хлора в качестве обеззараживающих агентов используются: диоксид хлора, гипохлориты натрия и кальция, хлорная известь, хлорамины. При несомненных преимуществах метода хлорирования сам реагент (хлор) имеет ряд негативных свойств, влияющих на безопасность воды и обслуживание систем хлорирования.

К основным негативным свойствам хлора относятся: q высокая токсичность – хлор отнесен ко второму классу токсической опасности; q значительные затраты на обеспечение безопасности использования жидкого хлора, которые существенно превышают стоимость самого агента; q образование в процессе обработки воды побочных токсичных для человека и гидробионтов летучих галогенорганических соединений (ЛГС), обладающих канцерогенной и мутагенной активностью; q пониженная инактивирующая способность по отношению к спорообразующим кишечным бактериям и вирусам.

Проблема безопасности воды может быть решена путем усовершенствования технологии обеззараживания, дополнения ее новыми методами и реагентами. В то же время мировая практика показывает, что в настоящее время практически невозможно отказаться от применения хлорсодержащих реагентов при обеззараживании воды.

Отказ от первичного хлорирования также нецелесообразен, поскольку хлорирование нарушает устойчивость коллоидных частиц водного гумуса, что способствует повышению эффекта выделения их из воды. Важнейшим моментом является также и санация седиментационных и фильтровальных сооружений системы водоподготовки.

Технология обеззараживания воды хлором требует обеспечения высокой степени безопасности непосредственно при его применении, комплекса мер по организации доставки – перевозки контейнеров, по их размещению и хранению на станции водоподготовки.

Процесс обеззараживания воды хлором определяет образующиеся при растворении в ней хлора хлорноватистая кислота НОСl (сильный окислитель) и гипохлорит ион Cl. O- (более слабый окислитель). Их наличие рассматривают как присутствие в воде свободного активного хлора.

Хлор взаимодействует с водой по следующему уравнению Cl 2 + Н 2 О ↔ НСl + HCl. O, HCl. O ↔ H+ + Cl. O-. Бактериологический эффект хлора вызван взаимодействием хлорноватистой кислоты и гипохлоритного иона с протоплазмой клеток бактерий.

Хлораторная (станция водоподготовки г. Соснового Озера, шт. Калифорния, США) система дозировки хлорной воды и газоанализаторы емкости хранения хлор-газа, система подготовки хлорной воды

Расчет хлораторной установки с жидким хлором заключается в определении часовой потребности хлора, количества рабочих и запасных хлораторов, числа потребных баллонов или бочек с хлором. Хлорирование воды из поверхностного источника осуществляют оптимальной предварительной дозой Д 1= 3÷ 5 мг/дм 3 при поступлении воды на очистные сооружения и дозой Д 2=0, 75÷ 2, 0 мг/дм 3 для обеззараживания после фильтрования.

Режим окончательного хлорирования в контактных камерах РВЧ: доза активного хлора – 1 мг/дм 3, время контакта – в течении 30 мин до остаточного содержания хлора в питьевой воде 0, 5÷ 0, 7 мг/дм 3. Величины оптимальных доз определяют на основании пробного хлорирования и вида остаточного активного хлора.

Общий часовой расход хлора (кг/ч) определяется по формуле: Gp = 1000 -1·(Д 1 + Д 2)·qч. хлорная вода подача воды инжекторы высокочастотный преобразователь 0 V 200 ры рато хло Узел дозирования жидкого хлора с ерны цист ором хл

На водоочистных станциях малой производительности (до 3 тыс. м 3/сут) для хлорирования воды допускается использование хлорной извести, активным компонентом которой является гипохлорит кальция Са(ОСl)2. Техническая хлорная известь содержит 25 ÷ 30 % активного хлора. В результате введения в воду хлорной извести, как и при хлорировании жидким хлором, получается хлорноватистая кислота НОСl и гипохлоритные ионы ОСl-.

Приоритетной альтернативой жидкому хлору является гипохлорит натрия (Na. Cl. O). Целесообразность использования этого дезинфицирующего агента определяется его относительно невысокой токсичностью (четвертый класс опасности), он негорюч, невзрывоопасен и, следовательно, обладает значительно большей безопасностью при эксплуатации оборудования.

При использовании гипохлорита натрия в сравнении с хлорированием жидким хлором на 25% независимо от количества и вида органических соединений снижается содержание тригалогенметанов.

Водные растворы Na. Cl. O обладают достаточно высокой антибактериальной активностью и широким спектром воздействия на микроорганизмы при том, что эффективность не ниже чем действие хлора.

В воде Na. Cl. O образует, как и жидкий хлор, хлорноватистую кислоту и гипохлорит-ион в соотношении, определяемом р. Н воды, которая задает направление и условия протекания реакций гидролиза гипохлорита натрия и диссоциации хлорноватистой кислоты: Na. Cl. O + H 2 O ↔ HCl. O + Na. OH; HCl. O ↔ Cl. O- + H+.

В практике водоподготовки применяются электролитический и электрохимический гипохлорит натрия. Первый получают прямым электролизом низкоконцентрированного раствора поваренной соли с концентрацией Na. Cl. O 0, 6÷ 0, 7 %. Второй получают при мембранном электролизе высококонцентрированного раствора поваренной соли, что позволяет увеличить концентрацию гипохлорита натрия до 17 ÷ 18%.

Принципиальная схема получения электролизного гипохлорита натрия предусматривает использование рафинированной (99, 8%) поваренной соли в виде первоначального рассола концентрацией 200 ÷ 350 г/дм 3, разбавленного перед электролизерами умягченной подогретой технической водой до солевого раствора 20 ÷ 40 г/дм 3.

Состав установок получения гипохлорита включает: бункер-сатуратор для получения концентрированного раствора Na. Cl с автоматическим контролем уровня; бак разбавленного рабочего раствора; бездиафрагмовые электролизеры; насосдозатор разбавленного рабочего раствора; емкость для накопления гипохлорита натрия; насос-дозатор раствора Na. Cl. O (концентрацией 6÷ 8 г/дм 3); узел умягчения и подогрева технической воды; систему вентиляции; узел промывки электролизеров 3% раствором HCl.

Блок-схема обеззараживания воды гипохлоритом натрия Раствор поваренной соли Na. Cl

Схема электролизной установки вентилятор бак-накопитель гипохлорита натрия бак приготовления раствора Na. Cl электролизер насос подачи раствора Na. Cl трубопроводы подачи гипохлорита натрия

Получаемый гипохлорит натрия, в отличие от хлорирования жидким хлором, не требует особых мер предосторожности. Однако при заполнении емкости должна автоматически прекращаться подача электроэнергии и раствора соли в электролизеры. В емкость вентилятором должен подаваться воздух для регулирования содержания водорода (Н 2) в воздушной подушке в пределах 1% по объему.

Системы автоматического контроля концентрации хлора на современных водоочистных комплексах станция водоподготовки г. Арнольда (шт. Калифорния, США) комплекс водоподготовки «Гарри Трейси» г. Сан-Франциско (шт. Калифорния, США)