23. februára 2023
Opatrenia reakcie na mikrobiálnu kontamináciu pri operácii reverznej osmózy
Opatrenia reakcie na mikrobiálnu kontamináciu pri operácii reverznej osmózy
01 Sterilizácia chlórom
Účinnosť chlóru závisí od koncentrácie chlóru, času kontaktu a pH vody.
Často sa používa na sterilizáciu pitnej vody a všeobecná koncentrácia zvyškového chlóru je 0,5 ppm.
Pri priemyselnej úprave vody je možné zabrániť mikrobiálnej kontaminácii výmenníkov tepla a pieskových filtrov udržiavaním koncentrácie zvyškového chlóru vo vode nad 0,5-1,0 ppm. Množstvo dávkovaného chlóru závisí od obsahu organických látok v prítoku, pretože organická hmota spotrebuje chlór.
Úprava povrchových vôd zvyčajne vyžaduje dezinfekciu chlórom v časti predbežnej úpravy reverznej osmózy, aby sa zabránilo mikrobiálnej kontaminácii. Metóda spočíva v pridaní chlóru pri príjme vody a udržiavaní reakčného času 20-30 minút na udržanie 0,5-1,0 ppm zvyškového chlóru v celej koncentrácii potrubia predúpravy.
Pred vstupom do membránového prvku sa však musí dôkladne odchlórovať, aby sa zabránilo oxidácii a poškodeniu membrány chlórom.
(1) Reakcia chlórovania
Bežne používané dezinfekčné prostriedky obsahujúce chlór sú plynný chlór, chlórnan sodný alebo chlórnan vápenatý. Vo vode sa rýchlo hydrolyzujú na kyselinu chlórnu.Cl2+ H2O → HClO + HCl (1)
NaClO + H2O → HClO + NaOH (2)
Ca(ClO)2+ 2H2O → 2HClO + Ca(OH)2(3)
Kyselina chlórna vo vode rozkladá vodíkové ióny a ióny chlórnanu:
HClO←→ H++ ClO-(4)
Súčet Cl2, NaClO, Ca(ClO)2, HClO a ClO– sa nazýva voľný chlór (FAC) alebo zvyškový zvyškový chlór (FRC) a vyjadruje sa v mg/LCl2.
Chlór reaguje s amoniakom vo vode za vzniku chlóramínov, ktoré sa nazývajú kombinovaný chlór (CAC) alebo kombinovaný zvyškový chlór (CRC), a súčet zvyškového chlóru a Kombinovaný chlór sa nazýva celkový zvyškový chlór (TRC)
TRC = FAC+CAC = FRC+CRC (5)
Baktericídna účinnosť zvyškového chlóru je priamo úmerná koncentrácii nerozloženého HClO. Baktericídny účinok kyseliny chlórnej je 100-krát vyšší ako u chlórnanu a podiel nedisociovanej kyseliny chlórnej sa zvyšuje s poklesom hodnoty pH.
Pri pH = 7,5 (25 °C, TDS = 40 mg/l) existuje iba 50 % zvyškového chlóru ako HClO, ale pri pH = 6,5 je 90 % HClO.
Podiel HClO sa zvyšuje aj s poklesom teploty. Pri 5 °C je molekulová frakcia HClO 62 % (pH = 7,5, TDS = 40 mg / l). Vo vode s vysokou slanosťou je podiel HClO veľmi malý (pri pH = 7,5, 25 °C, 40000 mg/l TDS je pomer asi 30 %).
(2) Dávkovacie množstvo chlóru
Časť pridaného chlóru reaguje s amoniakovým dusíkom vo vode za vzniku kombinovaného chlóru podľa nasledujúcich reakčných krokov:
HClO + NH3 ←→NH2Cl (monochlóramín) + H2O (6)
HClO + NH2Cl ←→ NHCl2 (dichlóramín) + H2O (7)
HClO + NHCl2 ←→ NCl3 (trichlóramín) + H2O (8)
Vyššie uvedené reakcie závisia hlavne od pH a hmotnostného pomeru chlóru a dusíka. Chlóramín má tiež baktericídny účinok, ale je nižší ako chlór.
Druhá časť plynného chlóru sa premieňa na neaktívny chlór. Množstvo chlóru potrebné pre túto časť závisí od redukčných činidiel, ako sú dusitany, chloridy, sulfid, železné železo a mangán. Oxidačná reakcia organických látok vo vode tiež spotrebúva chlór.
3. Chlórovanie morskej vody
Na rozdiel od situácie v brakickej vode, morská voda zvyčajne obsahuje asi 65 mg/l brómu. Keď je morská voda chemicky ošetrená chlórom, bróm rýchlo reaguje s kyselinou chlórnou za vzniku hypobrómovej kyseliny
Br- + HClO → HBrO + Cl- (9)
Týmto spôsobom, keď je morská voda ošetrená chlórom, baktericídny účinok je hlavne HBrO namiesto HClOa hypobrómová kyselina sa rozloží na hypobromitové ióny.
HBrO ←→ BrO- + H+ (10)
Stupeň rozkladu HBrO je nižší ako stupeň rozkladu HClO. Pri pH = 8 sa iba 28 % HClO nerozloží, ale 83 % HBrO sa nerozloží.
Pre morskú vodu za podmienok vysokého pH je baktericídny účinok stále lepší ako v brakickej vode. Hypobrómová kyselina a hypobromitové ióny budú interferovať so stanovením zvyškového chlóru, ktorý je zahrnutý v nameranej hodnote zvyškového chlóru.
02 Nárazová sterilizácia
Šoková úprava zahŕňa pridanie biocídu do napájacej vody s reverznou osmózou alebo nanofiltráciou na obmedzené časové obdobie a počas normálnej prevádzky systému úpravy vody.
Na tento účel ošetrenia sa často používa hydrogensiričitan sodný. Vo všeobecnosti sa pridáva 500-1000 ppm NaHSO3 asi 30 minút.
Šoková liečba sa môže vykonávať pravidelne v pravidelných intervaloch, napríklad raz za 24 hodín alebo pri podozrení na biologický rast. Produktová voda vyrobená počas tohto šokového ošetrenia bude obsahovať 1-4 % pridanej koncentrácie hydrogensiričitanu sodného.
V závislosti od použitia vody z produktu je možné rozhodnúť, či sa má voda z produktu počas šokovej sterilizácie recyklovať alebo vypustiť. Hydrogensiričitan sodný je účinnejší proti aeróbnym baktériám ako anaeróbne mikroorganizmy. Preto Použitie šokovej sterilizácie by sa malo vopred starostlivo vyhodnotiť.
03 Pravidelná dezinfekcia
Okrem neustáleho pridávania fungicídov do surovej vody je možné systém pravidelne dezinfikovať, aby sa kontrolovala biologická kontaminácia.
Táto liečebná metóda sa používa na systémoch so stredným rizikom biologického znečistenia, ale v systémoch s vysokým rizikom biologického znečistenia je dezinfekcia len doplnkom kontinuálnej biocídnej liečby.
Preventívna dezinfekcia je účinnejšia ako korekčná dezinfekcia, pretože izolované baktérie sa ľahšie zabíjajú a odstraňujú ako husté, zostarnuté biofilmy.
Všeobecný interval dezinfekcie je raz mesačne, ale systémy s prísnymi hygienickými požiadavkami (ako je farmaceutická procesná voda) a vysoko znečistená surová voda (napríklad odpadová voda) môžu byť raz denne. Životnosť membrány je samozrejme ovplyvnená typom a koncentráciou použitých chemikálií. Po intenzívnej dezinfekcii môže skrátiť životnosť membrány.
04 Sterilizácia ozónom
Je viac oxidačný ako chlór, ale rýchlo sa rozkladá, preto je potrebné ho udržiavať na určitej úrovni, aby sa zabili mikroorganizmy. Zároveň by sa mala brať do úvahy aj odolnosť použitého zariadenia voči ozónu a zvyčajne by sa mala používať nehrdzavejúca oceľ.
Na ochranu membránových prvkov je potrebné ozón opatrne odstrániť a UV žiarenie môže tento cieľ úspešne dosiahnuť.
05 UV žiarenie
254nm UV svetlo je preukázateľne baktericídne. Používa sa v malých vodných rastlinách. Nevyžaduje pridávanie chemikálií do vody. Požiadavky na údržbu zariadenia sú nízke. Vyžaduje sa iba pravidelné čistenie alebo výmena ortuťových výbojok.
Aplikácia ošetrenia UV žiarením je však veľmi obmedzená a Vhodné len pre čistejšie vodné zdroje, pretože koloidy a organické látky ovplyvňujú prenikanie optického žiarenia.
06 Hydrogensiričitan sodný
Keď jeho koncentrácia dosiahne 50 mg/l v prítoku systému odsoľovania morskej vody, je účinný pri kontrole biologického znečistenia. Týmto spôsobom je možné znížiť aj koloidnú kontamináciu.
Ďalšou výhodou kyseliny sírovej je, že nevyžaduje pridanie kyseliny na kontrolu uhličitanu vápenatého v dôsledku kyslej reakcie kyseliny sírovej za vzniku vodíkových iónov.
HSO3- → H+ + SO42-
01 Sterilizácia chlórom
Účinnosť chlóru závisí od koncentrácie chlóru, času kontaktu a pH vody.
Často sa používa na sterilizáciu pitnej vody a všeobecná koncentrácia zvyškového chlóru je 0,5 ppm.
Pri priemyselnej úprave vody je možné zabrániť mikrobiálnej kontaminácii výmenníkov tepla a pieskových filtrov udržiavaním koncentrácie zvyškového chlóru vo vode nad 0,5-1,0 ppm. Množstvo dávkovaného chlóru závisí od obsahu organických látok v prítoku, pretože organická hmota spotrebuje chlór.
Úprava povrchových vôd zvyčajne vyžaduje dezinfekciu chlórom v časti predbežnej úpravy reverznej osmózy, aby sa zabránilo mikrobiálnej kontaminácii. Metóda spočíva v pridaní chlóru pri príjme vody a udržiavaní reakčného času 20-30 minút na udržanie 0,5-1,0 ppm zvyškového chlóru v celej koncentrácii potrubia predúpravy.
Pred vstupom do membránového prvku sa však musí dôkladne odchlórovať, aby sa zabránilo oxidácii a poškodeniu membrány chlórom.
(1) Reakcia chlórovania
Bežne používané dezinfekčné prostriedky obsahujúce chlór sú plynný chlór, chlórnan sodný alebo chlórnan vápenatý. Vo vode sa rýchlo hydrolyzujú na kyselinu chlórnu.
Kyselina chlórna vo vode rozkladá vodíkové ióny a ióny chlórnanu:
HClO←→ H++ ClO-(4)
Súčet Cl2, NaClO, Ca(ClO)2, HClO a ClO– sa nazýva voľný chlór (FAC) alebo zvyškový zvyškový chlór (FRC) a vyjadruje sa v mg/LCl2.
Chlór reaguje s amoniakom vo vode za vzniku chlóramínov, ktoré sa nazývajú kombinovaný chlór (CAC) alebo kombinovaný zvyškový chlór (CRC), a súčet zvyškového chlóru a Kombinovaný chlór sa nazýva celkový zvyškový chlór (TRC)
TRC = FAC+CAC = FRC+CRC (5)
Baktericídna účinnosť zvyškového chlóru je priamo úmerná koncentrácii nerozloženého HClO. Baktericídny účinok kyseliny chlórnej je 100-krát vyšší ako u chlórnanu a podiel nedisociovanej kyseliny chlórnej sa zvyšuje s poklesom hodnoty pH.
Pri pH = 7,5 (25 °C, TDS = 40 mg/l) existuje iba 50 % zvyškového chlóru ako HClO, ale pri pH = 6,5 je 90 % HClO.
Podiel HClO sa zvyšuje aj s poklesom teploty. Pri 5 °C je molekulová frakcia HClO 62 % (pH = 7,5, TDS = 40 mg / l). Vo vode s vysokou slanosťou je podiel HClO veľmi malý (pri pH = 7,5, 25 °C, 40000 mg/l TDS je pomer asi 30 %).
(2) Dávkovacie množstvo chlóru
Časť pridaného chlóru reaguje s amoniakovým dusíkom vo vode za vzniku kombinovaného chlóru podľa nasledujúcich reakčných krokov:
HClO + NH3 ←→NH2Cl (monochlóramín) + H2O (6)
HClO + NH2Cl ←→ NHCl2 (dichlóramín) + H2O (7)
HClO + NHCl2 ←→ NCl3 (trichlóramín) + H2O (8)
Vyššie uvedené reakcie závisia hlavne od pH a hmotnostného pomeru chlóru a dusíka. Chlóramín má tiež baktericídny účinok, ale je nižší ako chlór.
Druhá časť plynného chlóru sa premieňa na neaktívny chlór. Množstvo chlóru potrebné pre túto časť závisí od redukčných činidiel, ako sú dusitany, chloridy, sulfid, železné železo a mangán. Oxidačná reakcia organických látok vo vode tiež spotrebúva chlór.
3. Chlórovanie morskej vody
Na rozdiel od situácie v brakickej vode, morská voda zvyčajne obsahuje asi 65 mg/l brómu. Keď je morská voda chemicky ošetrená chlórom, bróm rýchlo reaguje s kyselinou chlórnou za vzniku hypobrómovej kyseliny
Br- + HClO → HBrO + Cl- (9)
Týmto spôsobom, keď je morská voda ošetrená chlórom, baktericídny účinok je hlavne HBrO namiesto HClOa hypobrómová kyselina sa rozloží na hypobromitové ióny.
HBrO ←→ BrO- + H+ (10)
Stupeň rozkladu HBrO je nižší ako stupeň rozkladu HClO. Pri pH = 8 sa iba 28 % HClO nerozloží, ale 83 % HBrO sa nerozloží.
Pre morskú vodu za podmienok vysokého pH je baktericídny účinok stále lepší ako v brakickej vode. Hypobrómová kyselina a hypobromitové ióny budú interferovať so stanovením zvyškového chlóru, ktorý je zahrnutý v nameranej hodnote zvyškového chlóru.
02 Nárazová sterilizácia
Šoková úprava zahŕňa pridanie biocídu do napájacej vody s reverznou osmózou alebo nanofiltráciou na obmedzené časové obdobie a počas normálnej prevádzky systému úpravy vody.
Na tento účel ošetrenia sa často používa hydrogensiričitan sodný. Vo všeobecnosti sa pridáva 500-1000 ppm NaHSO3 asi 30 minút.
Šoková liečba sa môže vykonávať pravidelne v pravidelných intervaloch, napríklad raz za 24 hodín alebo pri podozrení na biologický rast. Produktová voda vyrobená počas tohto šokového ošetrenia bude obsahovať 1-4 % pridanej koncentrácie hydrogensiričitanu sodného.
V závislosti od použitia vody z produktu je možné rozhodnúť, či sa má voda z produktu počas šokovej sterilizácie recyklovať alebo vypustiť. Hydrogensiričitan sodný je účinnejší proti aeróbnym baktériám ako anaeróbne mikroorganizmy. Preto Použitie šokovej sterilizácie by sa malo vopred starostlivo vyhodnotiť.
03 Pravidelná dezinfekcia
Okrem neustáleho pridávania fungicídov do surovej vody je možné systém pravidelne dezinfikovať, aby sa kontrolovala biologická kontaminácia.
Táto liečebná metóda sa používa na systémoch so stredným rizikom biologického znečistenia, ale v systémoch s vysokým rizikom biologického znečistenia je dezinfekcia len doplnkom kontinuálnej biocídnej liečby.
Preventívna dezinfekcia je účinnejšia ako korekčná dezinfekcia, pretože izolované baktérie sa ľahšie zabíjajú a odstraňujú ako husté, zostarnuté biofilmy.
Všeobecný interval dezinfekcie je raz mesačne, ale systémy s prísnymi hygienickými požiadavkami (ako je farmaceutická procesná voda) a vysoko znečistená surová voda (napríklad odpadová voda) môžu byť raz denne. Životnosť membrány je samozrejme ovplyvnená typom a koncentráciou použitých chemikálií. Po intenzívnej dezinfekcii môže skrátiť životnosť membrány.
04 Sterilizácia ozónom
Je viac oxidačný ako chlór, ale rýchlo sa rozkladá, preto je potrebné ho udržiavať na určitej úrovni, aby sa zabili mikroorganizmy. Zároveň by sa mala brať do úvahy aj odolnosť použitého zariadenia voči ozónu a zvyčajne by sa mala používať nehrdzavejúca oceľ.
Na ochranu membránových prvkov je potrebné ozón opatrne odstrániť a UV žiarenie môže tento cieľ úspešne dosiahnuť.
05 UV žiarenie
254nm UV svetlo je preukázateľne baktericídne. Používa sa v malých vodných rastlinách. Nevyžaduje pridávanie chemikálií do vody. Požiadavky na údržbu zariadenia sú nízke. Vyžaduje sa iba pravidelné čistenie alebo výmena ortuťových výbojok.
Aplikácia ošetrenia UV žiarením je však veľmi obmedzená a Vhodné len pre čistejšie vodné zdroje, pretože koloidy a organické látky ovplyvňujú prenikanie optického žiarenia.
06 Hydrogensiričitan sodný
Keď jeho koncentrácia dosiahne 50 mg/l v prítoku systému odsoľovania morskej vody, je účinný pri kontrole biologického znečistenia. Týmto spôsobom je možné znížiť aj koloidnú kontamináciu.
Ďalšou výhodou kyseliny sírovej je, že nevyžaduje pridanie kyseliny na kontrolu uhličitanu vápenatého v dôsledku kyslej reakcie kyseliny sírovej za vzniku vodíkových iónov.
HSO3- → H+ + SO42-