Заходи реагування на мікробне забруднення при роботі зворотного осмосу
Заходи реагування на мікробне забруднення при роботі зворотного осмосу
01 Стерилізація хлором
Ефективність хлору залежить від концентрації хлору, часу контакту і рН води.
Його часто використовують для стерилізації питної води, а загальна залишкова концентрація хлору становить 0,5 ppm.
При промисловому водопідготовці мікробному забрудненню теплообмінників і пісочних фільтрів можна запобігти, підтримуючи залишкову концентрацію хлору у воді вище 0,5-1,0 ppm. Кількість дозування хлору залежить від вмісту органічної речовини у водопроводі, адже органіка споживатиме хлор.
Очищення поверхневих вод зазвичай вимагає дезінфекції хлором у частині попереднього очищення зворотного осмосу, щоб запобігти мікробному забрудненню. Метод полягає в додаванні хлору на водозаборі та підтримці часу реакції 20-30 хвилин, щоб зберегти 0,5-1,0 ppm залишкового хлору у всій концентрації трубопроводу попереднього очищення. Однак перед потраплянням у мембранний елемент його необхідно ретельно дехлорувати, щоб запобігти окисленню та пошкодженню мембрани хлором. (1) Реакція хлорування
Зазвичай використовуваними хлорвмісними дезінфікуючими засобами є газоподібний хлор, гіпохлорит натрію або гіпохлорит кальцію. У воді вони швидко гідролізуються до хлорнуватистої кислоти.Cl2 + H2O → HClO + HCl (1)NaClO + H2O → HClO + NaOH (2)Ca(ClO)2 + 2H2O → 2HClO + Ca(OH)2 (3)
Хлорнуватиста кислота у воді розкладає іони водню і іони гіпохлориту:
HClO←→ H+ + ClO- (4)
Сума Cl2, NaClO, Ca(ClO)2, HClO і ClO– називається вільним хлором (FAC) або залишковим залишковим хлором (FRC) і виражається в мг/LCl2.
Хлор реагує з аміаком у воді, утворюючи хлораміни, які називаються комбінованим хлором (CAC) або комбінованим залишковим хлором (CRC), а сума залишкового хлору та комбінованого хлору називається загальним залишковим хлором (TRC)
TRC = FAC+CAC = FRC+CRC (5)Бактерицидна ефективність залишкового хлору прямо пропорційна концентрації нерозкладеного HClO. Бактерицидну дію хлорнуватистої кислоти в 100 разів вище, ніж гіпохлориту, а частка недиссоциированной хлорнуватистої кислоти зростає зі зниженням значення рН.
При рН=7,5 (25°С, ТДС=40мг/л) лише 50% залишкового хлору існує у вигляді HClO, але при рН=6,5 90% становить HClO.Частка HClO також збільшується зі зниженням температури. При 5°С молекулярна фракція HClO становить 62% (рН=7,5, ТДС=40мг/л). У воді з високою мінералізацією частка HClO дуже мала (при рН=7,5, 25°С, 40000 мг/л ТДС співвідношення становить близько 30%).
(2) Дозування хлору
Частина доданого хлору реагує з аміачним азотом у воді, утворюючи комбінований хлор за такими стадіями реакції:
HClO + NH3 ←→NH2Cl (монохлорамін) + H2O (6)
HClO + NH2Cl ←→ NHCl2 (дихлорамін) + H2O (7)
HClO + NHCl2 ←→ NCl3 (трихлорамін) + H2O (8)
Перераховані вище реакції в основному залежать від рН і масового співвідношення хлор/азот. Хлорамін також має бактерицидну дію, але воно нижче, ніж у хлору.
Інша частина газоподібного хлору перетворюється в неактивний хлор. Кількість хлору, необхідного для цієї деталі, залежить від таких відновників, як нітрит, хлорид, сульфід, двовалентне залізо і марганець. На реакцію окислення органічних речовин у воді також витрачається хлор. (3) Хлорування морської води
На відміну від ситуації в солонуватій воді, морська вода зазвичай містить близько 65 мг/л брому. Коли морська вода хімічно обробляється хлором, бром швидко реагує з гіпохлорнуватистою кислотою, утворюючи гіпобромну кислоту
Br- + HClO → HBrO + Cl- (9)
Таким чином, при обробці морської води хлором бактерицидний ефект в основному HBrO замість HClO, а гіпобромна кислота буде розкладатися на іони гіпоброміту.
HBrO ←→ BrO- + H+ (10)
Ступінь розкладання HBrO нижче, ніж у HClO. При рН=8 лише 28% HClO не розкладається, але 83% HBrO не розкладається.
Для морської води в умовах високого рН бактерицидний ефект все одно кращий, ніж у солонуватій воді. Гіпобромна кислота і іони гіпоброміту будуть заважати визначенню залишкового хлору, який входить в виміряне значення залишкового хлору.
02 Ударна стерилізаційна обробка
Шокова обробка передбачає додавання біоциду в живильну воду зворотного осмосу або нанофільтрації протягом обмеженого періоду часу і при нормальній роботі системи водопідготовки. Для цієї мети часто використовується бісульфіт натрію. Як правило, 500-1000ppm NaHSO3 додається приблизно на 30 хвилин.
Шокову терапію можна проводити періодично через рівні проміжки часу, наприклад, раз на 24 години, або при підозрі на біологічний ріст. Вода, отримана під час цієї шокової обробки, міститиме 1-4% доданої концентрації бісульфіту натрію.
Залежно від використання води продукту, можна вирішити, чи повинна вода продукту під час шокової стерилізації перероблятися або скидатися. Бісульфіт натрію більш ефективний проти аеробних бактерій, ніж анаеробних мікроорганізмів. Тому застосування шокової стерилізації слід заздалегідь ретельно оцінити. 03 Періодична дезінфекція
На додаток до постійного додавання фунгіцидів у неочищену воду, систему також можна регулярно дезінфікувати для контролю біологічного забруднення. Цей метод обробки використовується на системах з помірною небезпекою біообростання, але в системах з високою небезпекою біообростання дезінфекція є лише доповненням до безперервної обробки біоцидами.
Профілактична дезінфекція більш ефективна, ніж коригувальна, оскільки ізольовані бактерії легше вбити і видалити, ніж товсті, старі біоплівки.
Загальний інтервал дезінфекції становить один раз на місяць, але системи з суворими гігієнічними вимогами (наприклад, фармацевтична технологічна вода) і сильно забруднена сира вода (наприклад, стічні води) можуть бути один раз на день. Звичайно, на термін служби мембрани впливає тип і концентрація використовуваних хімічних речовин. Після інтенсивної дезінфекції термін служби мембрани може скоротитися.04 Стерилізація озоном
Він більш окислювальний, ніж хлор, але швидко розкладається, тому його потрібно підтримувати на певному рівні, щоб вбивати мікроорганізми. У той же час слід враховувати і озоностійкість використовуваного обладнання, і зазвичай слід використовувати нержавіючу сталь.
Для того, щоб захистити мембранні елементи, озон необхідно ретельно видаляти, і УФ-опромінення може успішно досягти цієї мети.05 Доведено, що ультрафіолетове опромінення254 нм УФ-світло є бактерицидним. Його використовували на невеликих водних рослинах. Він не вимагає додавання хімікатів у воду. Вимоги до обслуговування обладнання невисокі. Потрібно тільки періодичне чищення або заміна ртутних ламп.
Однак застосування ультрафіолетового опромінення дуже обмежене і підходить лише для чистіших джерел води, оскільки колоїди та органічні речовини впливатимуть на проникнення оптичного випромінювання.06 Бісульфіт натріюКоли його концентрація досягає 50 мг/л у каналі системи опріснення морської води, він ефективний у контролі біологічного забруднення. Таким чином, можна також зменшити колоїдне забруднення.
Додатковою перевагою сірчистої кислоти є те, що вона не вимагає додавання кислоти для контролю карбонату кальцію через кислу реакцію сірчистої кислоти з утворенням іонів водню.
HSO3- → H+ + SO42-
