Меры реагирования на микробное загрязнение при работе обратного осмоса
Меры реагирования на микробное загрязнение при работе обратного осмоса
01 Стерилизация хлором
Эффективность хлора зависит от концентрации хлора, времени контакта и рН воды.
Он часто используется для стерилизации питьевой воды, а общая остаточная концентрация хлора составляет 0,5 ppm.
При промышленной очистке воды микробное загрязнение теплообменников и песчаных фильтров можно предотвратить, поддерживая концентрацию остаточного хлора в воде выше 0,5-1,0 ppm. Количество дозируемого хлора зависит от содержания органики в притоке, т.к. органика будет потреблять хлор.
Очистка поверхностных вод обычно требует дезинфекции хлором в части предварительной очистки обратным осмосом для предотвращения микробного загрязнения. Метод заключается в добавлении хлора на водозаборе и поддержании времени реакции 20-30 минут, чтобы сохранить остаточный хлор 0,5-1,0 ppm во всей концентрации трубопровода предварительной очистки. Тем не менее, он должен быть тщательно дехлорирован перед попаданием в мембранный элемент, чтобы предотвратить окисление и повреждение мембраны хлором. (1) Реакция хлорирования
Обычно используемыми хлорсодержащими дезинфицирующими средствами являются газообразный хлор, гипохлорит натрия или гипохлорит кальция. В воде они быстро гидролизуются до хлорноватистой кислоты.Cl2 + H2O → HClO + HCl (1)NaClO + H2O → HClO + NaOH (2)Ca(ClO)2 + 2H2O → 2HClO + Ca(OH)2 (3)
Хлорноватистая кислота в воде разлагает ионы водорода и ионы гипохлорита:
HClO←→ H+ + ClO- (4)
Сумма Cl2, NaClO, Ca(ClO)2, HClO и ClO– называется свободным хлором (FAC) или остаточным остаточным хлором (FRC) и выражается в мг/LCl2.
Хлор вступает в реакцию с аммиаком в воде с образованием хлораминов, которые называются комбинированным хлором (CAC) или комбинированным остаточным хлором (CRC), а сумма остаточного хлора и комбинированного хлора называется общим остаточным хлором (TRC)
TRC = FAC+CAC = FRC+CRC (5)Бактерицидная эффективность остаточного хлора прямо пропорциональна концентрации неразложившегося HClO. Бактерицидное действие хлорноватистой кислоты в 100 раз выше, чем у гипохлорита, а доля недиссоциированной хлорноватистой кислоты возрастает с уменьшением значения рН.
При pH=7,5 (25°C, TDS=40 мг/л) только 50% остаточного хлора присутствует в виде HClO, но при pH=6,5 90% составляет HClO. При 5°С молекулярная фракция HClO составляет 62% (рН=7,5, TDS=40 мг/л). В воде с высокой минерализацией доля HClO очень мала (при pH=7,5, 25°C, 40000 мг/л TDS соотношение составляет около 30%).
(2) Дозируемое количество хлора
Часть добавленного хлора реагирует с аммиачным азотом в воде с образованием комбинированного хлора в соответствии со следующими стадиями реакции:
HClO + NH3 ←→NH2Cl (монохлорамин) + H2O (6)
HClO + NH2Cl ←→ NHCl2 (дихлорамин) + H2O (7)
HClO + NHCl2 ←→ NCl3 (трихлорамин) + H2O (8)
Вышеописанные реакции в основном зависят от рН и массового соотношения хлор/азот. Хлорамин также обладает бактерицидным действием, но оно ниже, чем у хлора.
Другая часть газообразного хлора превращается в неактивный хлор. Количество хлора, необходимое для этой части, зависит от восстановителей, таких как нитриты, хлориды, сульфиды, двухвалентное железо и марганец. Реакция окисления органических веществ в воде также потребляет хлор. (3) Хлорирование морской воды
В отличие от солоноватой воды, морская вода обычно содержит около 65 мг/л брома. Когда морская вода химически обрабатывается хлором, бром быстро вступает в реакцию с хлорноватистой кислотой с образованием гипобромного кислоты
Бр- + HClO → HBrO + Cl- (9)
Таким образом, когда морская вода обрабатывается хлором, бактерицидный эффект в основном заключается в HBrO вместо HClO, а гипобромная кислота будет разлагаться на ионы гипобромита.
HBrO ←→ BrO- + H+ (10)
Степень разложения HBrO ниже, чем у HClO. При рН=8 только 28% HClO не разлагается, но 83% HBrO не разлагается.
Для морской воды в условиях высокого рН бактерицидный эффект все же лучше, чем в солоноватой воде. Гипобромная кислота и ионы гипобромита будут мешать определению остаточного хлора, который входит в измеренное значение остаточного хлора.
02 Ударная стерилизация
Шоковая обработка предполагает добавление биоцида в питательную воду обратного осмоса или нанофильтрации в течение ограниченного периода времени и при нормальной работе системы водоподготовки. Бисульфит натрия часто используется для этой лечебной цели. Как правило, 500-1000 ppm NaHSO3 добавляется примерно на 30 минут.
Шоковую терапию можно проводить периодически через равные промежутки времени, например, раз в 24 часа, или при подозрении на биологический рост. Вода, полученная во время шоковой обработки, будет содержать 1-4% от добавленной концентрации бисульфита натрия.
В зависимости от использования воды продукта может быть принято решение о том, следует ли повторно использовать воду продукта во время шоковой стерилизации или сбрасывать. Бисульфит натрия более эффективен против аэробных бактерий, чем против анаэробных микроорганизмов. Поэтому применение шоковой стерилизации должно быть тщательно оценено заранее. 03 Периодическая дезинфекция
В дополнение к постоянному добавлению фунгицидов в сырую воду, систему также можно регулярно дезинфицировать для контроля биологического загрязнения. Этот метод обработки используется в системах с умеренной опасностью биообрастания, но в системах с высокой опасностью биообрастания дезинфекция является лишь дополнением к непрерывной обработке биоцидами.
Профилактическая дезинфекция более эффективна, чем корректирующая, потому что изолированные бактерии легче убить и удалить, чем толстые, состарившиеся биопленки.
Общий интервал дезинфекции составляет один раз в месяц, но системы со строгими гигиеническими требованиями (например, фармацевтическая технологическая вода) и сильно загрязненная сырая вода (например, сточные воды) могут проводиться один раз в день. Конечно, срок службы мембраны зависит от типа и концентрации используемых химикатов. После интенсивной дезинфекции срок службы мембраны может сократиться.04 Стерилизация озоном
Он больше окисляется, чем хлор, но быстро разлагается, поэтому его нужно поддерживать на определенном уровне, чтобы убить микроорганизмы. В то же время следует учитывать озоностойкость используемого оборудования, и обычно следует использовать нержавеющую сталь.
Чтобы защитить мембранные элементы, озон должен быть тщательно удален, и УФ-облучение может успешно достичь этой цели.05 УФ-облучение254 нм Доказано, что УФ-излучение является бактерицидным. Он был использован на небольших водных предприятиях. Он не требует добавления химикатов в воду. Требования к техническому обслуживанию оборудования низкие. Требуется только периодическая чистка или замена ртутных ламп.
Тем не менее, применение УФ-облучения очень ограничено и подходит только для более чистых источников воды, потому что коллоиды и органические вещества будут влиять на проникновение оптического излучения.06 Бисульфит натрияКогда его концентрация достигает 50 мг/л в притоке системы опреснения морской воды, он эффективен в борьбе с биологическим загрязнением. Таким образом, также можно уменьшить коллоидное загрязнение.
Дополнительным преимуществом сернистой кислоты является то, что она не требует добавления кислоты для контроля карбоната кальция из-за кислой реакции сернистой кислоты с образованием ионов водорода.
HSO3- → H+ + SO42-
