23 února 2023
Opatření pro reakci na mikrobiální kontaminaci při provozu reverzní osmózy
Opatření pro reakci na mikrobiální kontaminaci při provozu reverzní osmózy
01 Sterilizace chlórem
Účinnost chlóru závisí na koncentraci chlóru, době kontaktu a pH vody.
Často se používá ke sterilizaci pitné vody a obecná koncentrace zbytkového chloru je 0,5 ppm.
Při průmyslové úpravě vody lze mikrobiální kontaminaci tepelných výměníků a pískových filtrů zabránit udržováním zbytkové koncentrace chloru ve vodě nad 0,5-1,0 ppm. Množství dávkování chlóru závisí na obsahu organické hmoty v přítoku, protože organická hmota chlór spotřebovává.
Úprava povrchových vod obvykle vyžaduje dezinfekci chlorem v části předúpravy reverzní osmózou, aby se zabránilo mikrobiální kontaminaci. Metoda spočívá v přidání chlóru na přívodu vody a udržení reakční doby 20-30 minut k udržení 0,5-1,0 ppm zbytkového chlóru v celé koncentraci potrubí předúpravy.
Před vstupem do membránového prvku však musí být důkladně dechlorován, aby se zabránilo oxidaci a poškození membrány chlórem.
(1) Chlorační reakce
Běžně používané dezinfekční prostředky obsahující chlór jsou plynný chlor, chlornan sodný nebo chlornan vápenatý. Ve vodě se rychle hydrolyzují na kyselinu chlornou.Cl2+ H2O → HClO + HCl (1)
NaClO + H2O → HClO + NaOH (2)
Ca (ClO)2+ 2H2O → 2HClO + Ca(OH)2(3)
Kyselina chlorná ve vodě rozkládá vodíkové ionty a chlornanové ionty:
HClO←→ H++ ClO-(4)
Součet Cl2, NaClO, Ca(ClO)2, HClO a ClO- se nazývá volný chlor (FAC) nebo zbytkový zbytkový chlor (FRC) a vyjadřuje se v mg/LCl2.
Chlór reaguje s amoniakem ve vodě za vzniku chloraminů, které se nazývají kombinovaný chlór (CAC) nebo kombinovaný zbytkový chlór (CRC) a součet zbytkového chlóru a Vázaný chlór se nazývá celkový zbytkový chlór (TRC)
TRC = FAC+CAC = FRC+CRC (5)
Baktericidní účinnost zbytkového chloru je přímo úměrná koncentraci nerozloženého HClO. Baktericidní účinek kyseliny chlorné je 100krát vyšší než u chlornanu a podíl nedisociované kyseliny chlorné se zvyšuje s poklesem hodnoty pH.
Při pH=7,5 (25°C, TDS=40mg/l) existuje pouze 50% zbytkového chloru jako HClO, ale při pH=6,5 je 90% HClO.
Podíl HClO se také zvyšuje s poklesem teploty. Při 5 °C je molekulární frakce HClO 62 % (pH=7,5, TDS=40 mg/l). Ve vodě s vysokou slaností je podíl HClO velmi malý (při pH=7,5, 25°C, 40000mg/l TDS, je poměr asi 30%).
(2) Dávkované množství chloru
Část přidaného chloru reaguje s amoniakálním dusíkem ve vodě za vzniku vázaného chlóru podle následujících reakčních kroků:
HClO + NH3 ←→NH2Cl (monochloramin) + H2O (6)
HClO + NH2Cl ←→ NHCl2 (dichloramin) + H2O (7)
HClO + NHCl2 ←→ NCl3 (trichloramin) + H2O (8)
Výše uvedené reakce závisí především na pH a hmotnostním poměru chlóru/dusíku. Chloramin má také baktericidní účinek, ale je nižší než u chloru.
Druhá část plynného chlóru se přemění na neaktivní chlór. Množství chlóru potřebného pro tuto část závisí na redukčních činidlech, jako jsou dusitany, chloridy, sulfidy, železné železo a mangan. Oxidační reakce organických látek ve vodě také spotřebovává chlór.
(3) Chlorace mořské vody
Na rozdíl od situace v brakické vodě obsahuje mořská voda obvykle asi 65 mg/l bromu. Když je mořská voda chemicky ošetřena chlorem, brom rychle reaguje s kyselinou chlornou za vzniku kyseliny bromovodíkové
Br- + HClO → HBrO + Cl- (9)
Tímto způsobem, když je mořská voda upravena chlórem, baktericidní účinek je hlavně HBrO místo HClOa kyselina bromovodíková se rozloží na ionty bromitu.
HBrO ←→ BrO- + H+ (10)
Stupeň rozkladu HBrO je nižší než u HClO. Při pH=8 se pouze 28 % HClO nerozloží, ale 83 % HBrO se nerozloží.
U mořské vody za podmínek vysokého pH je baktericidní účinek stále lepší než v brakické vodě. Kyselina bromoničitá a ionty bromitu budou interferovat se stanovením zbytkového chlóru, který je zahrnut do naměřené hodnoty zbytkového chlóru.
02 Rázová sterilizační léčba
Šokové ošetření zahrnuje přidání biocidu do napájecí vody s reverzní osmózou nebo nanofiltrací po omezenou dobu a během normálního provozu systému úpravy vody.
Pro tento účel úpravy se často používá hydrogensiřičitan sodný. Obecně se přidává 500-1000 ppm NaHSO3 po dobu asi 30 minut.
Šoková léčba může být prováděna pravidelně v pravidelných intervalech, například jednou za 24 hodin, nebo při podezření na biologický růst. Produktová voda produkovaná při tomto šokovém ošetření bude obsahovat 1-4 % přidané koncentrace hydrogensiřičitanu sodného.
V závislosti na použití vody produktu lze rozhodnout, zda má být voda z produktu během šokové sterilizace recyklována nebo vypouštěna. Hydrogensiřičitan sodný je účinnější proti aerobním bakteriím než anaerobní mikroorganismy. Proto Použití šokové sterilizace by mělo být předem pečlivě vyhodnoceno.
03 Pravidelná dezinfekce
Kromě neustálého přidávání fungicidů do surové vody lze systém také pravidelně dezinfikovat za účelem kontroly biologické kontaminace.
Tato metoda ošetření se používá v systémech se středním nebezpečím biologického znečištění, ale v systémech s vysokým nebezpečím biologického znečištění je dezinfekce pouze doplňkem kontinuálního biocidního ošetření.
Preventivní dezinfekce je účinnější než korektivní dezinfekce, protože izolované bakterie se snáze zabíjejí a odstraňují než husté, staré biofilmy.
Obecný interval dezinfekce je jednou za měsíc, ale systémy s přísnými hygienickými požadavky (jako je farmaceutická procesní voda) a vysoce znečištěnou surovou vodou (jako jsou odpadní vody) mohou být jednou denně. Životnost membrány je samozřejmě ovlivněna typem a koncentrací použitých chemikálií. Po intenzivní dezinfekci může dojít ke zkrácení životnosti membrány.
04 Sterilizace ozonem
Je více oxidační než chlor, ale rychle se rozkládá, takže je třeba jej udržovat na určité úrovni, aby zabíjel mikroorganismy. Současně je třeba vzít v úvahu také odolnost použitého zařízení vůči ozónu a obvykle by se měla používat nerezová ocel.
Aby byly chráněny membránové prvky, musí být ozón pečlivě odstraněn a UV záření může tohoto cíle úspěšně dosáhnout.
05 UV záření
254 nm UV světlo je prokázáno, že je baktericidní. Používá se v malých vodních rostlinách. Nevyžaduje přidávání chemikálií do vody. Nároky na údržbu zařízení jsou nízké. Je vyžadováno pouze pravidelné čištění nebo výměna rtuťových výbojek.
Aplikace ošetření UV zářením je však velmi omezená a Vhodné pouze pro čistší vodní zdroje, protože koloidy a organické látky ovlivňují pronikání optického záření.
06 Hydrogensiřičitan sodný
Když jeho koncentrace dosáhne 50 mg / l v přítoku do odsolovacího systému mořské vody, je účinný při kontrole biologického znečištění. Tímto způsobem lze také snížit kontaminaci koloidem.
Další výhodou kyseliny sírové je, že nevyžaduje přidání kyseliny k regulaci uhličitanu vápenatého v důsledku kyselé reakce kyseliny sírové za vzniku vodíkových iontů.
HSO3- → H+ + SO42-
01 Sterilizace chlórem
Účinnost chlóru závisí na koncentraci chlóru, době kontaktu a pH vody.
Často se používá ke sterilizaci pitné vody a obecná koncentrace zbytkového chloru je 0,5 ppm.
Při průmyslové úpravě vody lze mikrobiální kontaminaci tepelných výměníků a pískových filtrů zabránit udržováním zbytkové koncentrace chloru ve vodě nad 0,5-1,0 ppm. Množství dávkování chlóru závisí na obsahu organické hmoty v přítoku, protože organická hmota chlór spotřebovává.
Úprava povrchových vod obvykle vyžaduje dezinfekci chlorem v části předúpravy reverzní osmózou, aby se zabránilo mikrobiální kontaminaci. Metoda spočívá v přidání chlóru na přívodu vody a udržení reakční doby 20-30 minut k udržení 0,5-1,0 ppm zbytkového chlóru v celé koncentraci potrubí předúpravy.
Před vstupem do membránového prvku však musí být důkladně dechlorován, aby se zabránilo oxidaci a poškození membrány chlórem.
(1) Chlorační reakce
Běžně používané dezinfekční prostředky obsahující chlór jsou plynný chlor, chlornan sodný nebo chlornan vápenatý. Ve vodě se rychle hydrolyzují na kyselinu chlornou.
Kyselina chlorná ve vodě rozkládá vodíkové ionty a chlornanové ionty:
HClO←→ H++ ClO-(4)
Součet Cl2, NaClO, Ca(ClO)2, HClO a ClO- se nazývá volný chlor (FAC) nebo zbytkový zbytkový chlor (FRC) a vyjadřuje se v mg/LCl2.
Chlór reaguje s amoniakem ve vodě za vzniku chloraminů, které se nazývají kombinovaný chlór (CAC) nebo kombinovaný zbytkový chlór (CRC) a součet zbytkového chlóru a Vázaný chlór se nazývá celkový zbytkový chlór (TRC)
TRC = FAC+CAC = FRC+CRC (5)
Baktericidní účinnost zbytkového chloru je přímo úměrná koncentraci nerozloženého HClO. Baktericidní účinek kyseliny chlorné je 100krát vyšší než u chlornanu a podíl nedisociované kyseliny chlorné se zvyšuje s poklesem hodnoty pH.
Při pH=7,5 (25°C, TDS=40mg/l) existuje pouze 50% zbytkového chloru jako HClO, ale při pH=6,5 je 90% HClO.
Podíl HClO se také zvyšuje s poklesem teploty. Při 5 °C je molekulární frakce HClO 62 % (pH=7,5, TDS=40 mg/l). Ve vodě s vysokou slaností je podíl HClO velmi malý (při pH=7,5, 25°C, 40000mg/l TDS, je poměr asi 30%).
(2) Dávkované množství chloru
Část přidaného chloru reaguje s amoniakálním dusíkem ve vodě za vzniku vázaného chlóru podle následujících reakčních kroků:
HClO + NH3 ←→NH2Cl (monochloramin) + H2O (6)
HClO + NH2Cl ←→ NHCl2 (dichloramin) + H2O (7)
HClO + NHCl2 ←→ NCl3 (trichloramin) + H2O (8)
Výše uvedené reakce závisí především na pH a hmotnostním poměru chlóru/dusíku. Chloramin má také baktericidní účinek, ale je nižší než u chloru.
Druhá část plynného chlóru se přemění na neaktivní chlór. Množství chlóru potřebného pro tuto část závisí na redukčních činidlech, jako jsou dusitany, chloridy, sulfidy, železné železo a mangan. Oxidační reakce organických látek ve vodě také spotřebovává chlór.
(3) Chlorace mořské vody
Na rozdíl od situace v brakické vodě obsahuje mořská voda obvykle asi 65 mg/l bromu. Když je mořská voda chemicky ošetřena chlorem, brom rychle reaguje s kyselinou chlornou za vzniku kyseliny bromovodíkové
Br- + HClO → HBrO + Cl- (9)
Tímto způsobem, když je mořská voda upravena chlórem, baktericidní účinek je hlavně HBrO místo HClOa kyselina bromovodíková se rozloží na ionty bromitu.
HBrO ←→ BrO- + H+ (10)
Stupeň rozkladu HBrO je nižší než u HClO. Při pH=8 se pouze 28 % HClO nerozloží, ale 83 % HBrO se nerozloží.
U mořské vody za podmínek vysokého pH je baktericidní účinek stále lepší než v brakické vodě. Kyselina bromoničitá a ionty bromitu budou interferovat se stanovením zbytkového chlóru, který je zahrnut do naměřené hodnoty zbytkového chlóru.
02 Rázová sterilizační léčba
Šokové ošetření zahrnuje přidání biocidu do napájecí vody s reverzní osmózou nebo nanofiltrací po omezenou dobu a během normálního provozu systému úpravy vody.
Pro tento účel úpravy se často používá hydrogensiřičitan sodný. Obecně se přidává 500-1000 ppm NaHSO3 po dobu asi 30 minut.
Šoková léčba může být prováděna pravidelně v pravidelných intervalech, například jednou za 24 hodin, nebo při podezření na biologický růst. Produktová voda produkovaná při tomto šokovém ošetření bude obsahovat 1-4 % přidané koncentrace hydrogensiřičitanu sodného.
V závislosti na použití vody produktu lze rozhodnout, zda má být voda z produktu během šokové sterilizace recyklována nebo vypouštěna. Hydrogensiřičitan sodný je účinnější proti aerobním bakteriím než anaerobní mikroorganismy. Proto Použití šokové sterilizace by mělo být předem pečlivě vyhodnoceno.
03 Pravidelná dezinfekce
Kromě neustálého přidávání fungicidů do surové vody lze systém také pravidelně dezinfikovat za účelem kontroly biologické kontaminace.
Tato metoda ošetření se používá v systémech se středním nebezpečím biologického znečištění, ale v systémech s vysokým nebezpečím biologického znečištění je dezinfekce pouze doplňkem kontinuálního biocidního ošetření.
Preventivní dezinfekce je účinnější než korektivní dezinfekce, protože izolované bakterie se snáze zabíjejí a odstraňují než husté, staré biofilmy.
Obecný interval dezinfekce je jednou za měsíc, ale systémy s přísnými hygienickými požadavky (jako je farmaceutická procesní voda) a vysoce znečištěnou surovou vodou (jako jsou odpadní vody) mohou být jednou denně. Životnost membrány je samozřejmě ovlivněna typem a koncentrací použitých chemikálií. Po intenzivní dezinfekci může dojít ke zkrácení životnosti membrány.
04 Sterilizace ozonem
Je více oxidační než chlor, ale rychle se rozkládá, takže je třeba jej udržovat na určité úrovni, aby zabíjel mikroorganismy. Současně je třeba vzít v úvahu také odolnost použitého zařízení vůči ozónu a obvykle by se měla používat nerezová ocel.
Aby byly chráněny membránové prvky, musí být ozón pečlivě odstraněn a UV záření může tohoto cíle úspěšně dosáhnout.
05 UV záření
254 nm UV světlo je prokázáno, že je baktericidní. Používá se v malých vodních rostlinách. Nevyžaduje přidávání chemikálií do vody. Nároky na údržbu zařízení jsou nízké. Je vyžadováno pouze pravidelné čištění nebo výměna rtuťových výbojek.
Aplikace ošetření UV zářením je však velmi omezená a Vhodné pouze pro čistší vodní zdroje, protože koloidy a organické látky ovlivňují pronikání optického záření.
06 Hydrogensiřičitan sodný
Když jeho koncentrace dosáhne 50 mg / l v přítoku do odsolovacího systému mořské vody, je účinný při kontrole biologického znečištění. Tímto způsobem lze také snížit kontaminaci koloidem.
Další výhodou kyseliny sírové je, že nevyžaduje přidání kyseliny k regulaci uhličitanu vápenatého v důsledku kyselé reakce kyseliny sírové za vzniku vodíkových iontů.
HSO3- → H+ + SO42-