Обеззараживание воды хлором

Обеззараживание воды хлором

Эпоха применения газообразного хлора для обеззараживания  воды уходит 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.

Главное преимущество хлора и его соединений - пролонгированность действия, 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.

Цель прехлорирования – предварительная обработка воды перед очистными сооружениями для улучшения или облегчения дальнейшей ее очистки. Прехлорирование в случае ухудшения качества воды по бактериологическим показателям, появления неприятных запахов привкусов должно проводиться повышенными дозами, соответствующими точке перелома на кривой хлоропоглощаемости, или большими. Свободный активный хлор в большинстве случаев обеспечивает значительное улучшение качества воды за счет активного окисления органических веществ.

Постхлорирование используется для обеззараживания воды, которое является завершающим этапом очистки воды. Постхлорирование проводится небольшими дозами, обеспечивающими наличие остаточного хлора после резервуаров чистой воды на уровне требований ГОСТ 2874-82. излишек хлора, недопустимый по гигиеническим соображениям, перед подачей воды населению должен быть удален.

Для дехлорирования питьевой воды используют сернистый газ SO2 (ГОСТ 2918) и гипосульфит натрия NaS2O3 (ГОСТ 4215) ,а также гранулированный активированный уголь и аммиак NН3 (ГОСТ 6221). Расходы этих реагентов на 1 мг/л активного хлора следующие:

SO2 – 0,9 мг/л; NaS2O3 – 0,8-7,1 мг/л; NН3 – 0,13 мг/л.

Активированный  уголь крупностью 1,5-2,5 мм используется в качестве загрузки фильтров слоем 2,5 м, скорость фильтрования достигает 20-30 м/ч.

Кроме того, предложен  ряд комбинированных методов  хлорирования воды:

хлорирование  с аммонизацией,

хлорирование  с манганированием,

хлор-серебрянный метод.

Хлорирование  с аммонизацией рекомендуется в следующих случаях:

при появлении  хлорфенольных запахов и привкусов (аммиак в соотношении 1:2 – 1:3 к хлору вводится в воду до хлора);

для экономии хлора  при высокой поглощаемости воды и отсутствии запахов, привкусов  и высокого бактериального загрязнения (аммиак в соотношении 1:2 – 1:3 к хлору  вводится перед хлорированием);

для консервации  остаточного хлора в длинных  водоводах и сетях с целью  обеспечения санитарного режима (в этом случае аммиак в соотношении 1:4 – 1:5 к хлору вводится перед  насосами II подъема);

для уменьшения коррозии стальных водоводов;

с целью снижения интенсивности запаха и привкуса хлора, особенно ощутимого в летнее время;

для предотвращения образования канцерогенных веществ (хлороформа и др.) при хлорировании питьевой воды, содержащей гуминовые  кислоты.

Аммонизация осуществляется технически просто, расходы на аммонизацию быстро окупаются, а в ряде случаев может быть получен значительный экономический эффект за счет экономии хлора.

Свободный хлор способен окислять марганец, но скорость окисления при  рН < 10 невелика. Для окисления 1 мг/л марганца необходимо 1,25 мг/л свободного хлора. Двуокись хлора окисляет

марганец практически  мгновенно. Железо легко окисляется хлором в более широком интервале  рН (7 и выше) и для окисления 1 мг/л железа требуется 0,6 мг/л хлора. Окисление интенсифицируется в присутствии катализатора – сульфата меди (0,2 мг/л).

Реакция хлора  с другими неорганическими восстановителями происходит быстро. Так, нитриты легко  окисляются хлором до нитратов, а сероводород  – до элементарной серы или сульфатов

H2S+HClO→S+HCl+H2O

H2S+4HClO→H2SO4+4HCl

При взаимодействии хлора с органическими веществами возможны реакции окисления (гуминовых  веществ, спиртов и др.) и замещения (хлорирование фенолов и др.).

Сложность состава  природных вод и наличие в  них широкого спектра органических и неорганических веществ, реагирующих  с хлором, являются причиной того, что  до настоящего времени эти сложные  процессы комплексно оцениваются лишь суммарной характеристикой –  величиной хлоропоглощаемости.

Анализ химизма  взаимодействия хлора с окрашенными  органическими кислотами почвенного гумуса показал, что основной реакцией при всех значениях рН является окисление, сопровождающееся обесцвечиванием. Обесцвечивание хлором водного гумуса зависит от его фракционного состава. Так, при хлорировании креновых кислот снижение цветности на 1 градус достигается 3,5 мг/л, а апокреновых – 0,2 мг/л хлора. Максимальное обесцвечивание наблюдается при рН 7-8. однако, хлорирование гумусовых веществ не является деструктивным процессом и не может обеспечить такую же глубину обесцвечивания воды, как озонирование.

Хлоропоглощаемость воды представляет собой разность между дозой введенного в воду активного хлора и его концентрацией в воде через некоторый промежуток времени (обычно через 30 минут). Хлоропоглощаемость воды характеризует ее загрязненность органическими и некоторыми неорганическими (Fe2+, H2S, SO32-, Na2S2O3 и др.) веществами. Она зависит от концентрации этих загрязнений в воде, дозы хлора, времени взаимодействия, температуры, рН среды и других факторов.

Вода, не содержащая веществ, взаимодействующих с хлором, хлоропоглощаемостью не обладает.

Взаимодействие  хлора с азотистыми органическими  соединениями зависит от их природы. Хлор быстро взаимодействует с аминокислотами, медленнее с протеинами, пептонами, мочевиной и совсем не реагирует  с гаппуровой кислотой. Соединения, содержащие аминогруппы (аминокислоты, протеины и др.), образуют с хлором органические хлорамины.

Систематическое определение хлоропоглощаемости воды в лабораториях водопроводов дает нам дополнительные сведения о качестве природных вод, позволяет его прогнозировать.

Кривые хлоропоглощаемости при наличии дополнительных данных (о запахе и привкусе воды, ее бактериологических показателях) позволяют научно обоснованно выбрать дозу хлора для обработки воды.

При определении  хлоропоглощаемости сточных вод точка перелома С позволяет судить о степени нитрификации в процессе биологической очистки, вычислять содержание в очищенной сточной жидкости аммонийных соединений.

При проведении пробного хлорирования очищенных сточных  вод следует параллельно с  отбором проб на остаточный хлор (после 30-минутного контакта) производить  бакпосевы на коли-индекс и коли-фаг. После получения результатов баканализа выбирается большая из доз хлора, которая обеспечивает нормативные показатели обеззараживания сточных вод как по коли-индексу (103 ос/л) так и по коли-фагу (103 БОЕ/л).