Обеззараживание воды

Процесс обеззараживания воды раствором гипохлорита натрия проходит в две ступени – сначала обеззараживающий агент диффундирует через оболочку внутрь клетки микроорганизма, а затем вступает в реакцию с энзимами клетки.

Скорость процесса обеззараживания воды определяется кинетикой диффузии обеззараживающего реагента внутрь клетки и кинетикой отмирания клеток в результате нарушения метаболизма, наступающего вследствие окисления или отравления энзимов обеззараживающим реагентом.

Общая скорость процесса обеззараживания возрастает с увеличением концентрации обеззараживающего реагента в воде, повышением ее температуры и переходом обеззараживающего агента в недиссоциированную форму, поскольку диффузия вещества через оболочку клетки происходит быстрее, чем гидратированных ионов, образующихся при диссоциации данного вещества в воде.

В области рН выше 10, единственной формой активного хлора является гипохлорит-ион. При значениях рН в области от 4 до 10 в растворе появляется недиссоциированная хлорноватистая кислота, ее доля меняется от 100% при значениях рН в области 4¸5 до 0 при значениях рН в области 10. При значениях рН меньше 2 основной формой активного хлора является молекулярный хлор.

При введении гипохлорита в воду образуется хлорноватистая кислота и гипохлоритный ион в соотношениях, определяемых рН воды. Соотношение между гипохлорит-ионом и хлорноватистой кислотой определяется протеканием реакций гидролиза гипохлорита натрия и диссоциации хлорноватистой кислоты:

ClO^- + Н₂О ® НСlO + OН^-

НСlO ® H⁺ + ClO^-

Бактерицидность снижается с повышением значений рН воды, при котором происходит увеличение количества недиссоциированной хлорноватистой кислоты.

Таким образом, дезинфицирующее действие гипохлорита натрия основывается на смещении pH при разбавлении раствора обрабатываемой водой в область, где основной формой существования активного хлора является хлорноватистая кислота.

Сумма Cl₂+HOCl+OCl^- называют свободным активным хлором.

При наличии в воде аммонийных соединений или при специальном введении в воду аммиака (аммонизация воды) образуются монохлорамины NH₂Cl и дихлорамины NHCl₂ также оказывающие бактерицидное действие, несколько меньшее, чем свободный хлор, но более положительное. Хлор в виде хлораминов в отличие от свободного называется связанным активным хлором.

Количество активного хлора, необходимого для обеззараживания воды, должно определяться не по количеству болезнетворных бактерий, а по всему количеству органических веществ и микроорганизмов (а также и неорганических веществ, свободных к окислению), которые могут находиться в хлорируемой воде.

Правильное назначение дозы хлора является исключительно важным. Недостаточная доза хлора может привести к тому, что он не окажет необходимого бактерицидного действия; излишняя доза хлора ухудшает вкусовые качества воды, а также приводит к образованию большего количества хлорорганических соединений. Поэтому доза хлора должна быть установлена в зависимости от особенностей очищаемой воды на основании опытов с этой водой (проведения пробных технологических процессов).

Показателем достаточности принятой дозы хлора служит наличие в воде так называемого остаточного хлора (остающегося в воде от введенной дозы после окисления находящихся в воде веществ). Концентрация остаточного хлора в воде перед поступлением ее в сеть должна находиться в пределах: 0,3-0,5 мг/л – свободного хлора; 0,8-1,2 - связанного хлора.

За расчетную следует принимать ту дозу хлора, которая обеспечивает указанное количество остаточного хлора. Расчетная доза назначается в результате пробного хлорирования.

При повышенном содержании в воде гуминовых веществ, требуемая доза хлора возрастает.

В практике водоочистки применяют хлорирование воды перед поступлением на отстойники (предварительное хлорирование) – в смеситель.

Предварительное хлорирование способствует коагуляции, окисляя органические вещества, которые тормозят этот процесс, и, следовательно, позволяет уменьшить дозу коагулянта, а также обеспечивает хорошее санитарное состояние самих очистных сооружений. Предварительное хлорирование требует повышения доз хлора, т.к. значительная часть его идет на окисление органических веществ, содержащихся в еще неосветленной воде.

На ЗВС хлорирование осуществляется в два этапа:

- предварительное хлорирование– в смесителях;

- заключительное хлорирование с аммонизацией –в камерах фильтрованной воды.