Заявка на консультацию
Заявка на консультацию
Хлорирование воды
перед обратным осмосом или нанофильтрацией
Из-за способности хлора быстро инактивировать большинство патогенных микроорганизмов, он в течение многих лет используется в водоподготовки и очистки сточных вод для борьбы с микроорганизмами, бактериями, вирусами. Эффективность обработки воды зависит от концентрации хлора, времени воздействия и pH воды.
При обработке питьевой воды, обычно оставляют остаточную концентрация хлора около 0,5 мг/л, чтобы избежать бактериологического загрязнения воды по пути от сооружений очистки до крана потребителя.
При обработке питьевой воды, обычно оставляют остаточную концентрация хлора около 0,5 мг/л, чтобы избежать бактериологического загрязнения воды по пути от сооружений очистки до крана потребителя.
Сергей Киреев
Инженер-технолог
в KIRSER.H2O
Инженер-технолог
в KIRSER.H2O
В промышленной очистке воды, чтобы избежать зарастания трубопроводов, теплообменников, песчаных фильтров и т. д. увеличивают концентрацию свободного остаточного хлора до 0,5−1,0 мг/л иногда выше, в зависимости от состава поступающей воды.
Хлорирование воды перед обратным осмосом (RO)/нанофильтрацией (NF) обычно применяется там, где требуется предотвращение биологическое обрастания (т.е., как правило, для поверхностных вод). Хлор дозируется в воду перед мембранной фильтрацией непрерывно, при этом время реакции должно составлять 20−30 мин.
Концентрация свободного хлора в 0,5−1,0 мг/л должна поддерживаться на протяжении всей предварительной обработки воды. Однако для защиты мембран от повреждения хлором требуется дехлорирование воды перед мембранами.
Мембраны выдерживают кратковременное воздействие свободного хлора (гипохлорита), однако их устойчивость ограничена. Мембрана может успешно использоваться в установках, где сбой системы приводит к временному воздействию свободного хлора. Фактическое разрушение может произойти после приблизительно 200−1000 часов воздействия концентраций свободного хлора на уровне 1 ppm.
Хлорирование воды перед обратным осмосом (RO)/нанофильтрацией (NF) обычно применяется там, где требуется предотвращение биологическое обрастания (т.е., как правило, для поверхностных вод). Хлор дозируется в воду перед мембранной фильтрацией непрерывно, при этом время реакции должно составлять 20−30 мин.
Концентрация свободного хлора в 0,5−1,0 мг/л должна поддерживаться на протяжении всей предварительной обработки воды. Однако для защиты мембран от повреждения хлором требуется дехлорирование воды перед мембранами.
Мембраны выдерживают кратковременное воздействие свободного хлора (гипохлорита), однако их устойчивость ограничена. Мембрана может успешно использоваться в установках, где сбой системы приводит к временному воздействию свободного хлора. Фактическое разрушение может произойти после приблизительно 200−1000 часов воздействия концентраций свободного хлора на уровне 1 ppm.
Скорость воздействия хлора зависит от различных характеристик питающей воды. В щелочных условиях pH воздействие хлора происходит быстрее, чем при нейтральном или кислотном pH. Поражение хлором также происходит быстрее, если железо или другие переходные металлы присутствуют либо в воде, либо на поверхности мембраны. Эти металлы катализируют разрушение мембраны. Из-за риска окисления мембран, хлор не рекомендуется использовать для дезинфекции мембранных систем, для дезинфекции можно использовать пероксид водорода.
Если в воде есть железо, то хлор разрушает мембраны бестрее
Fe
Непрерывное хлорирование и дехлорирование питающей воды является стандартом водоподготовки в течение многих лет. Однако проблемы биообрастания мембран, даже если в питающую воду предварительно дозируется хлор встречаются часто.
Поскольку хлор обычно удаляется перед подачей воды на на мембраны, микроорганизмы могут размножаться на её поверхности. к в потоке концентрата есть питательные вещества, если только система не подвергается очень частой дезинфекции. Поэтому метод непрерывного хлорирования, а затем дехлорирования становится все менее популярным в промышленности.
Вместо непрерывного хлорирования, предпочтительнее периодическое автономное хлорирование системы предварительной очистки. Во время автономного хлорирования воду необходимо отправить в дренаж, прежде чем она достигнет мембран.
Перед повторным вводом системы в эксплуатацию все хлорсодержащие питательные воды должны быть вымыты, а отсутствие хлора должно быть проверено (например, путем мониторинга окислительно-восстановительного потенциала (ОВП)).
Поскольку хлор обычно удаляется перед подачей воды на на мембраны, микроорганизмы могут размножаться на её поверхности. к в потоке концентрата есть питательные вещества, если только система не подвергается очень частой дезинфекции. Поэтому метод непрерывного хлорирования, а затем дехлорирования становится все менее популярным в промышленности.
Вместо непрерывного хлорирования, предпочтительнее периодическое автономное хлорирование системы предварительной очистки. Во время автономного хлорирования воду необходимо отправить в дренаж, прежде чем она достигнет мембран.
Перед повторным вводом системы в эксплуатацию все хлорсодержащие питательные воды должны быть вымыты, а отсутствие хлора должно быть проверено (например, путем мониторинга окислительно-восстановительного потенциала (ОВП)).
Биообрастание турбулизатора
Химия хлорирования
Хлор широко доступен в виде гипохлорит натрия. Гипохлорит натрия мгновенно диссоциирует в воде на хлорноватистую слоту и гидроксид натрия (поэтому после добавления гипохлорита натрия в воду, поднимается pH).
NaOCl + H₂O → HOCl + NaOH
Хлорноватистая кислота диссоцируется в воде на ион водород и гипохлорит-ион:
HOCl → H⁺ + OCl ⁻
Сумма Cl₂, NaOCl, HOCl и OCl ⁻ называется свободным свободным активным хлором (FAC) или свободным остаточным хлором (FRC), выраженным в виде мг/л Cl₂.
Как обсуждалось далее, хлорамины образуются в результате реакции хлора с присутствующими в воде соединениями аммиака. Эти соединения хлора и аммиака называются связанным хлором (КАС) или связанным остаточным хлором (CRC). Сумма свободного и связанного хлора называется общим остаточным хлором (TRC).
TRC = FAC + CAC = FRC + CRC
Эффективность свободного остаточного хлора напрямую связана с концентрацией недиссоциированной хлорноватистой кислоты HOCl. Хлорноватистая кислота в 100 раз эффективнее гипохлорит-иона OCl ⁻.
Доля недиссоциированного HOCl увеличивается с уменьшением pH.
При pH 7.5 и 25°C, 40 мг/л TDS в качестве HOCl присутствует только 50% свободного остаточного хлора, но при pH 6.5 - 90%.
Доля HOCl также увеличивается с понижением температуры. При 5°C доля HOCl моль составляет 62% pH 7.5, 40 мг/л TDS.
В высокоминерализованных водах присутствует меньше HOCl 30% при pH 7,5, 25°C, 40 000 мг/л TDS.
NaOCl + H₂O → HOCl + NaOH
Хлорноватистая кислота диссоцируется в воде на ион водород и гипохлорит-ион:
HOCl → H⁺ + OCl ⁻
Сумма Cl₂, NaOCl, HOCl и OCl ⁻ называется свободным свободным активным хлором (FAC) или свободным остаточным хлором (FRC), выраженным в виде мг/л Cl₂.
Как обсуждалось далее, хлорамины образуются в результате реакции хлора с присутствующими в воде соединениями аммиака. Эти соединения хлора и аммиака называются связанным хлором (КАС) или связанным остаточным хлором (CRC). Сумма свободного и связанного хлора называется общим остаточным хлором (TRC).
TRC = FAC + CAC = FRC + CRC
Эффективность свободного остаточного хлора напрямую связана с концентрацией недиссоциированной хлорноватистой кислоты HOCl. Хлорноватистая кислота в 100 раз эффективнее гипохлорит-иона OCl ⁻.
Доля недиссоциированного HOCl увеличивается с уменьшением pH.
При pH 7.5 и 25°C, 40 мг/л TDS в качестве HOCl присутствует только 50% свободного остаточного хлора, но при pH 6.5 - 90%.
Доля HOCl также увеличивается с понижением температуры. При 5°C доля HOCl моль составляет 62% pH 7.5, 40 мг/л TDS.
В высокоминерализованных водах присутствует меньше HOCl 30% при pH 7,5, 25°C, 40 000 мг/л TDS.
Побочные реакции с хлором
При введении гипохлорита натрия в воду, часть хлора реагирует с аммиачным азотом:
HOCl + NH3 NH2Cl (монохлорамин) + H2O
HOCl + NH2Cl NHCl2 (дихлорамин) + H2O
HOCl + NHCl2 NCl3 (трихлорамин) + H2O
Эти реакции регулируются, прежде всего, соотношением рН и концентрации хлора к концентрации азота. Хлорамин также обладает бактерицидным эффектом, хотя и более низким, чем хлор.
Другая часть хлора преобразуется в недоступный хлор.Хлор реагирует с восстановителями, такими как нитрит, цианид, сульфид, железо и марганец. Хлор также потребляется при окислении органических соединений, присутствующих в воде.
Для определения оптимальной дозировки хлора, лучшей точки введения, рН и времени контакта для предотвращения биообрастания, требуется делать пробное хлорирование.
HOCl + NH3 NH2Cl (монохлорамин) + H2O
HOCl + NH2Cl NHCl2 (дихлорамин) + H2O
HOCl + NHCl2 NCl3 (трихлорамин) + H2O
Эти реакции регулируются, прежде всего, соотношением рН и концентрации хлора к концентрации азота. Хлорамин также обладает бактерицидным эффектом, хотя и более низким, чем хлор.
Другая часть хлора преобразуется в недоступный хлор.Хлор реагирует с восстановителями, такими как нитрит, цианид, сульфид, железо и марганец. Хлор также потребляется при окислении органических соединений, присутствующих в воде.
Для определения оптимальной дозировки хлора, лучшей точки введения, рН и времени контакта для предотвращения биообрастания, требуется делать пробное хлорирование.
Дехлорирование воды
При использовании мембраны обратноосмотических RO или нанофильтрационных мембран NF исходная вода должна быть дехлорирования для предотвращения окисления мембраны.
Мембраны имеют некоторый допуск по содержанию хлора до того, как будет наблюдаться заметная потеря селективности. Первым признаком воздействия хлора на мембрану RO/NF уменьшение расхода пермеата, потом расход пермеата увеличивается выше изначального значения и в очищенной воде увеличивается TDS.
Фактическая деградация может произойти приблизительно через 200-1000 часов воздействия 1 мг/л свободного хлора . Скорость воздействия хлора зависит от различных характеристик исходной воды. В щелочных условиях pH воздействие хлора происходит быстрее, чем при нейтральном или кислотном pH. Кислотный pH, кстати, предпочтительнее для лучшего биоцидного эффекта при хлорировании.
Разрушение мембран также происходит быстрее при более высоких температурах и высоких концентрациях тяжелых металлов (например, железа), которые могут катализировать разрушение мембран.
Мембраны имеют некоторый допуск по содержанию хлора до того, как будет наблюдаться заметная потеря селективности. Первым признаком воздействия хлора на мембрану RO/NF уменьшение расхода пермеата, потом расход пермеата увеличивается выше изначального значения и в очищенной воде увеличивается TDS.
Фактическая деградация может произойти приблизительно через 200-1000 часов воздействия 1 мг/л свободного хлора . Скорость воздействия хлора зависит от различных характеристик исходной воды. В щелочных условиях pH воздействие хлора происходит быстрее, чем при нейтральном или кислотном pH. Кислотный pH, кстати, предпочтительнее для лучшего биоцидного эффекта при хлорировании.
Разрушение мембран также происходит быстрее при более высоких температурах и высоких концентрациях тяжелых металлов (например, железа), которые могут катализировать разрушение мембран.
Остаточный свободный хлор может быть восстановлен до безвредных хлоридов активированным углем или химическими восстановителями.
Фильтрация воды через активированный уголь очень эффективна для дехлорирования воды перед обратным осмосом. Взаимодействие активированного угля с хлором происходит с выделением соляной кислоты:
C + 2Cl₂ + 2H₂O → 4HCl + CO₂
Метабисульфит натрия обычно используется для удаления свободного хлора и в качестве биостатического вещества, т.е останавливающего размножение бактерий.
Существуют и другие химические восстановители (например, двуокись серы), однако они не столь эффективны с точки зрения затрат, как метабисульфит.
При растворении в воде из метабисульфита образуется бисульфит натрия:
Na₂S₂O₅ + H2O → 2 NaHSO₃
В соответствии с этим SBS снижает содержание гипохлористой кислоты:
2NaHSO₃ + 2HOCl H₂SO₄ + 2HCl + Na₂SO₄
Фильтрация воды через активированный уголь очень эффективна для дехлорирования воды перед обратным осмосом. Взаимодействие активированного угля с хлором происходит с выделением соляной кислоты:
C + 2Cl₂ + 2H₂O → 4HCl + CO₂
Метабисульфит натрия обычно используется для удаления свободного хлора и в качестве биостатического вещества, т.е останавливающего размножение бактерий.
Существуют и другие химические восстановители (например, двуокись серы), однако они не столь эффективны с точки зрения затрат, как метабисульфит.
При растворении в воде из метабисульфита образуется бисульфит натрия:
Na₂S₂O₅ + H2O → 2 NaHSO₃
В соответствии с этим SBS снижает содержание гипохлористой кислоты:
2NaHSO₃ + 2HOCl H₂SO₄ + 2HCl + Na₂SO₄
Теоретически, 1,34 мг метабисульфита натрия удалит 1,0 мг свободного хлора. Однако на практике обычно используется 3,0 мг метабисульфита натрия удаления для 1,0 мг хлора.
Метабисульфит натрия должен быть пищевого качества и не содержать примесей и не должен быть активирован кобальтом. Твердый метабисульфит натрия имеет срок хранения 4-6 месяцев в прохладных сухих условиях.
В водных растворах бисульфит натрия может легко окисляться под воздействием воздуха. Срок хранения раствора может варьироваться при следующих концентрациях:
10% раствор – 1 неделя
20% раствор – 1 месяц
30% раствор – 6 месяцев
Несмотря на то, что само дехлорирование происходит быстро, для его завершения требуется хорошее перемешивание. Рекомендуются использовать статические смесители. Рекомендуемая точка впрыска находится после патронных фильтров. В этом случае раствор метабисульфита должен быть отфильтрован через отдельный картридж перед впрыском. Дехлорированную воду нельзя хранить в резервуарах.
Метабисульфит натрия должен быть пищевого качества и не содержать примесей и не должен быть активирован кобальтом. Твердый метабисульфит натрия имеет срок хранения 4-6 месяцев в прохладных сухих условиях.
В водных растворах бисульфит натрия может легко окисляться под воздействием воздуха. Срок хранения раствора может варьироваться при следующих концентрациях:
10% раствор – 1 неделя
20% раствор – 1 месяц
30% раствор – 6 месяцев
Несмотря на то, что само дехлорирование происходит быстро, для его завершения требуется хорошее перемешивание. Рекомендуются использовать статические смесители. Рекомендуемая точка впрыска находится после патронных фильтров. В этом случае раствор метабисульфита должен быть отфильтрован через отдельный картридж перед впрыском. Дехлорированную воду нельзя хранить в резервуарах.
При загрязнении мембран RO/NF тяжелыми металлами, такими как Co и Cu, остаточный бисульфит (до 30 ppm) превращается в окислитель в присутствии избыточного кислорода.
При наличии металлов необходимо оптимизировать дозировки метабисульфита и контролировать окислительно-восстановительного потенциал в потоке концентрата (ОВП). Пороговое значение 175 - 200 мВ.
При наличии металлов необходимо оптимизировать дозировки метабисульфита и контролировать окислительно-восстановительного потенциал в потоке концентрата (ОВП). Пороговое значение 175 - 200 мВ.