Reaģēšanas pasākumi mikrobioloģiskā piesārņojuma gadījumā reversās osmozes operācijā
Reaģēšanas pasākumi mikrobioloģiskā piesārņojuma gadījumā reversās osmozes operācijā
01 Hlora sterilizācija
Hlora efektivitāte ir atkarīga no hlora koncentrācijas, saskares laika un ūdens pH.
To bieži izmanto, lai sterilizētu dzeramo ūdeni, un vispārējā atlikušā hlora koncentrācija ir 0,5ppm.
Rūpnieciskajā ūdens attīrīšanā mikrobu piesārņojumu uz siltummaiņiem un smilšu filtriem var novērst, saglabājot atlikušo hlora koncentrāciju ūdenī virs 0,5-1,0ppm. Hlora dozēšanas daudzums ir atkarīgs no organisko vielu satura ieplūdē, jo organiskās vielas patērēs hloru.
Virszemes ūdeņu attīrīšanai parasti nepieciešama hlora dezinfekcija reversās osmozes pirmapstrādes daļā, lai novērstu mikrobu piesārņojumu. Metode ir pievienot hloru ūdens ieplūdē un uzturēt reakcijas laiku 20-30 minūtes, lai saglabātu 0,5-1,0ppm hlora atlikumu visā pirmapstrādes cauruļvada koncentrācijā. Tomēr pirms ieiešanas membrānas elementā tas ir rūpīgi jādeklorē, lai novērstu membrānas oksidēšanos un hlora bojājumus. (1) Hlorēšanas reakcija
Parasti izmantotie hloru saturoši dezinfekcijas līdzekļi ir hlora gāze, nātrija hipohlorīts vai kalcija hipohlorīts. Ūdenī tie ātri hidrolizējas līdz hipohlorskābei.Cl2 + H2O → HClO + HCl (1)NaClO + H2O → HClO + NaOH (2)Ca(ClO)2 + 2H2O → 2HClO + Ca(OH)2 (3)
Hipohlorskābe ūdenī sadala ūdeņraža jonus un hipohlorīta jonus:
HClO←→ H+ + ClO- (4)
Cl2, NaClO, Ca(ClO)2, HClO un ClO- summu sauc par brīvo hloru (FAC) vai atlikuma hloru (FRC), un to izsaka mg/LCl2.
Hlors reaģē ar amonjaku ūdenī, veidojot hloramīnus, ko sauc par kombinēto hloru (CAC) vai kombinēto hlora atlikumu (CRC), un atlikušā hlora un kombinētā hlora summu sauc par kopējo hlora atlikumu (TRC)
TRC = FAC+CAC = FRC+CRC (5)Hlora atlieku baktericīdā efektivitāte ir tieši proporcionāla nesadalītā HClO koncentrācijai. Hipohlorskābes baktericīdā iedarbība ir 100 reizes lielāka nekā hipohlorīta iedarbība, un nedisociētās hipohlorskābes īpatsvars palielinās, samazinoties pH vērtībai.
Pie pH=7,5 (25°C, TDS=40mg/L) tikai 50% no atlikušā hlora pastāv kā HClO, bet pie pH=6,5, 90% ir HClO.HClO īpatsvars palielinās arī, samazinoties temperatūrai. 5°C temperatūrā HClO molekulārā frakcija ir 62% (pH=7,5, TDS=40mg/l). Augsta sāļuma ūdenī HClO īpatsvars ir ļoti mazs (ja pH=7,5, 25°C, 40000mg/L TDS, attiecība ir aptuveni 30%).
2) Hlora dozēšanas daudzums
Daļa pievienotā hlora reaģē ar amonjaka slāpekli ūdenī, veidojot kombinētu hloru šādos reakcijas posmos:
HClO + NH3 ←→NH2Cl (monohloramīns) + H2O (6)
HClO + NH2Cl ←→ NHCl2 (dihloramīns) + H2O (7)
HClO + NHCl2 ←→ NCl3 (trihloramīns) + H2O (8)
Iepriekš minētās reakcijas galvenokārt ir atkarīgas no hlora/slāpekļa pH un masas attiecības. Hloramīnam ir arī baktericīda iedarbība, bet tas ir zemāks nekā hlora.
Otra hlora gāzes daļa tiek pārveidota par neaktīvu hloru. Šai daļai nepieciešamais hlora daudzums ir atkarīgs no tādiem reducētājiem kā nitrīts, hlorīds, sulfīds, dzelzs dzelzs un mangāns. Organisko vielu oksidācijas reakcija ūdenī patērē arī hloru. 3) Jūras ūdens hlorēšana
Atšķirībā no situācijas iesāļajā ūdenī jūras ūdens parasti satur aptuveni 65 mg/l broma. Ja jūras ūdens tiek ķīmiski apstrādāts ar hloru, broms ātri reaģēs ar hipohlorskābi, veidojot hipobromskābi
Br- + HClO → HBrO + Cl- (9)
Tādā veidā, kad jūras ūdens tiek apstrādāts ar hloru, baktericīdā iedarbība galvenokārt ir HBrO, nevis HClO, un hipobromozā skābe tiks sadalīta hipobromīta jonos.
HBrO ←→ BrO- + H+ (10)
HBrO sadalīšanās pakāpe ir zemāka nekā HClO. Ja pH =8, tikai 28% HClO nesadalīsies, bet 83% HBrO nesadalīsies.
Jūras ūdenim ar augstu pH līmeni baktericīdā iedarbība joprojām ir labāka nekā iesāļā ūdenī. Hipobromozās skābes un hipobromīta joni traucēs hlora atlikuma noteikšanu, kas ir iekļauts atlikušā hlora izmērītajā vērtībā.
02 Trieciena sterilizācijas ārstēšana
Šoka apstrāde ietver biocīda pievienošanu reversās osmozes vai nanofiltrācijas padeves ūdenim uz ierobežotu laiku un ūdens attīrīšanas sistēmas normālas darbības laikā. Šim nolūkam bieži izmanto nātrija bisulfītu. Parasti apmēram 30 minūtes pievieno 500-1000ppm NaHSO3.
Šoka ārstēšanu var veikt periodiski regulāri, piemēram, reizi 24 stundās vai ja ir aizdomas par bioloģisko augšanu. Produkta ūdens, kas rodas šīs šoka apstrādes laikā, saturēs 1-4% no pievienotās nātrija bisulfīta koncentrācijas.
Atkarībā no produkta ūdens lietošanas var izlemt, vai produkta ūdens šoka sterilizācijas laikā ir jāpārstrādā vai jāizvada. Nātrija bisulfīts ir efektīvāks pret aerobām baktērijām nekā anaerobie mikroorganismi. Tādēļ šoka sterilizācijas izmantošana ir rūpīgi jāizvērtē iepriekš. 03 Periodiska dezinfekcija
Papildus nepārtrauktai fungicīdu pievienošanai neapstrādātam ūdenim sistēmu var arī regulāri dezinficēt, lai kontrolētu bioloģisko piesārņojumu. Šo apstrādes metodi izmanto sistēmās ar mērenu bioloģiskās apaugšanas bīstamību, bet sistēmās ar augstu bioloģiskās apaugšanas bīstamību dezinfekcija ir tikai papildinājums nepārtrauktai biocīdu apstrādei.
Profilaktiskā dezinfekcija ir efektīvāka par koriģējošo dezinfekciju, jo izolētas baktērijas ir vieglāk nogalināt un noņemt nekā biezas, novecojušas bioplēves.
Vispārējais dezinfekcijas intervāls ir reizi mēnesī, bet sistēmas ar stingrām higiēnas prasībām (piemēram, farmaceitiskā procesa ūdens) un ļoti piesārņots neapstrādāts ūdens (piemēram, notekūdeņi) var būt reizi dienā. Protams, membrānas dzīvi ietekmē izmantoto ķīmisko vielu veids un koncentrācija. Pēc intensīvas dezinfekcijas var saīsināt membrānas kalpošanas laiku.04 Ozona sterilizācija
Tas ir vairāk oksidējošs nekā hlors, bet tas ātri sadalās, tāpēc tas ir jāsaglabā noteiktā līmenī, lai nogalinātu mikroorganismus. Tajā pašā laikā jāņem vērā arī izmantoto iekārtu ozona izturība, un parasti jāizmanto nerūsējošais tērauds.
Lai aizsargātu membrānas elementus, ozons ir rūpīgi jānoņem, un uv starojums var veiksmīgi sasniegt šo mērķi.05 UV starojums254nm UV gaisma ir pierādīta kā baktericīda. To izmanto mazos ūdens augos. Tas neprasa, lai ūdenim tiktu pievienotas ķīmiskas vielas. Iekārtas apkopes prasības ir zemas. Nepieciešama tikai periodiska dzīvsudraba tvaika lampu tīrīšana vai nomaiņa.
Tomēr UV starojuma apstrādes pielietojums ir ļoti ierobežots un piemērots tikai tīrākiem ūdens avotiem, jo koloīdi un organiskās vielas ietekmēs optiskā starojuma iekļūšanu.06 Nātrija bisulfītsJa tā koncentrācija sasniedz 50mg/L jūras ūdens atsāļošanas sistēmas ieejā, tas efektīvi kontrolē bioloģisko piesārņojumu. Tādā veidā var samazināt arī koloīdu piesārņojumu.
Sērskābes papildu priekšrocība ir tā, ka nav nepieciešams pievienot skābi, lai kontrolētu kalcija karbonātu, jo sērskābes skābā reakcija rada ūdeņraža jonus.
HSO3- → H+ + SO42-
