23. februarja 2023
Odzivni ukrepi za mikrobno kontaminacijo pri operaciji reverzne osmoze
Odzivni ukrepi za mikrobno kontaminacijo pri operaciji reverzne osmoze
01 Sterilizacija klora
Učinkovitost klora je odvisna od koncentracije klora, kontaktnega časa in pH vode.
Pogosto se uporablja za sterilizacijo pitne vode, splošna koncentracija preostalega klora pa je 0,5 ppm.
Pri industrijski obdelavi vode je mogoče preprečiti mikrobno kontaminacijo toplotnih izmenjevalnikov in peščenih filtrov z vzdrževanjem koncentracije preostalega klora v vodi nad 0,5-1,0 ppm. Količina odmerjanja klora je odvisna od vsebnosti organske snovi v vtoku, ker bo organska snov porabila klor.
Čiščenje površinske vode običajno zahteva dezinfekcijo klora v delu za predobdelavo reverzne osmoze, da se prepreči mikrobna kontaminacija. Metoda je dodajanje klora pri vnosu vode in vzdrževanje reakcijskega časa 20-30 minut, da ohranite 0,5-1,0 ppm preostalega klora v celotni koncentraciji cevovoda za predobdelavo.
Vendar pa ga je treba pred vstopom v membranski element temeljito deklorirati, da se prepreči oksidacija in poškodba membrane s klorom.
(1) Reakcija kloriranja
Pogosto uporabljena razkužila, ki vsebujejo klor, so klorov plin, natrijev hipoklorit ali kalcijev hipoklorit. V vodi se hitro hidrolizirajo v hipoklorno kislino.Cl2+ H2O → HClO + HCl (1)
NaClO + H2O → HClO + NaOH (2)
Ca(ClO)2+ 2H2O → 2HClO + Ca(OH)2(3)
Hipoklorna kislina v vodi razgrajuje vodikove ione in hipokloritne ione:
HClO←→ H++ ClO-(4)
Vsota Cl2, NaClO, Ca(ClO)2, HClO in ClO– se imenuje prosti klor (FAC) ali preostali klor (FRC) in je izražena v mg/LCl2.
Klor reagira z amoniakom v vodi in tvori kloramine, ki se imenujejo kombinirani klor (CAC) ali kombinirani preostali klor (CRC), vsota ostanka klora in kombinirani klor se imenuje skupni preostali klor (TRC)
TRC = FAC+CAC = FRC+CRC (5)
Baktericidna učinkovitost ostanka klora je neposredno sorazmerna s koncentracijo nerazgrajenega HClO. Baktericidni učinek hipoklorne kisline je 100-krat večji od hipoklorita, delež nedisociirane hipoklorne kisline pa se povečuje z zmanjšanjem pH vrednosti.
Pri pH = 7,5 (25 ° C, TDS = 40 mg / L) le 50% preostalega klora obstaja kot HClO, vendar je pri pH = 6,5 HClO 90%.
Delež HClO se povečuje tudi z znižanjem temperature. Pri 5 °C je molekulska frakcija HClO 62% (pH = 7,5, TDS = 40 mg / L). V vodi z visoko slanostjo je delež HClO zelo majhen (pri pH = 7,5, 25 °C, 40000 mg/L TDS, je razmerje približno 30%).
(2) Odmerna količina klora
Del dodanega klora reagira z amoniakovim dušikom v vodi in tvori kombinirani klor V skladu z naslednjimi reakcijskimi koraki:
HClO + NH3 ←→NH2Cl (monokloramin) + H2O (6)
HClO + NH2Cl ←→ NHCl2 (dikloramin) + H2O (7)
HClO + NHCl2 ←→ NCl3 (trikloramin) + H2O (8)
Zgornje reakcije so odvisne predvsem od pH in masnega razmerja klora in dušika. Kloramin ima tudi baktericidni učinek, vendar je nižji od klora.
Drugi del klorovega plina se pretvori v neaktivni klor. Količina klora, potrebna za ta del, je odvisna od redukcijskih sredstev, kot so nitrit, klorid, sulfid, železovo železo in mangan. Oksidacijska reakcija organske snovi v vodi porabi tudi klor.
(3) Kloriranje morske vode
Za razliko od stanja v somornici morska voda običajno vsebuje približno 65 mg / L broma. Ko je morska voda kemično obdelana s klorom, brom hitro reagira s hipoklorno kislino in proizvede hipobromno kislino
Br- + HClO → HBrO + Cl- (9)
Na ta način, ko se morska voda obdela s klorom, baktericidni učinek je predvsem HBrO namesto HClOin hipobromna kislina se razgradi v hipobromitne ione.
HBrO ←→ BrO- + H+ (10)
Stopnja razgradnje HBrO je nižja od stopnje razgradnje HClO. Pri pH = 8 se le 28% HClO ne bo razgradilo, 83% HBrO pa se ne bo razgradilo.
Za morsko vodo pod visokim pH je baktericidni učinek še vedno boljši kot v somornici. Hipobromna kislina in hipobromitni ioni bodo vplivali na določanje ostanka klora, ki je vključen v izmerjeno vrednost preostalega klora.
02 Zdravljenje s sterilizacijo vpliva
Šok obdelava vključuje dodajanje biocida v reverzno osmozo ali nanofiltracijsko napajalno vodo za omejeno časovno obdobje in med normalnim delovanjem sistema za čiščenje vode.
Natrijev bisulfit se pogosto uporablja za ta namen zdravljenja. Na splošno se 500-1000ppm NaHSO3 doda približno 30 minut.
Zdravljenje s šokom se lahko izvaja občasno v rednih časovnih presledkih, na primer enkrat na 24 ur ali ob sumu na biološko rast. Proizvodna voda, proizvedena med tem šok zdravljenjem, bo vsebovala 1-4% dodane koncentracije natrijevega bisulfita.
Glede na uporabo vode izdelka se lahko odločimo, ali je treba vodo izdelka med šok sterilizacijo reciklirati ali izprazniti. Natrijev bisulfit je učinkovitejši proti aerobnim bakterijam kot anaerobni mikroorganizmi. Zato Uporabo šok sterilizacije je treba vnaprej skrbno oceniti.
03 Periodična dezinfekcija
Poleg nenehnega dodajanja fungicidov v surovo vodo se lahko sistem redno sanira tudi za nadzor biološke kontaminacije.
Ta metoda obdelave se uporablja na sistemih z zmerno nevarnostjo biološke obraščanja, vendar je v sistemih z visoko nevarnostjo biološke obraščanja dezinfekcija le dodatek k neprekinjenemu biocidnemu tretiranju.
Preventivna dezinfekcija je učinkovitejša od korektivne dezinfekcije, ker je izolirane bakterije lažje ubiti in odstraniti kot debele, stare biofilme.
Splošni interval dezinfekcije je enkrat na mesec, vendar so lahko sistemi s strogimi higienskimi zahtevami (kot je farmacevtska procesna voda) in zelo onesnažena surova voda (kot je odpadna voda) enkrat na dan. Seveda na življenjsko dobo membrane vpliva vrsta in koncentracija uporabljenih kemikalij. Po intenzivni dezinfekciji lahko skrajša življenjsko dobo membrane.
04 Sterilizacija ozonom
Je bolj oksidativna kot klor, vendar se hitro razgradi, zato jo je treba vzdrževati na določeni ravni, da ubije mikroorganizme. Hkrati je treba upoštevati tudi odpornost uporabljene opreme na ozon in običajno uporabiti nerjaveče jeklo.
Da bi zaščitili membranske elemente, je treba ozon skrbno odstraniti, UV obsevanje pa lahko uspešno doseže ta cilj.
05 UV obsevanje
254nm UV svetloba se je izkazala za baktericidno. Uporablja se v majhnih vodnih obratih. V vodo ni treba dodajati kemikalij. Zahteve za vzdrževanje opreme so nizke. Potrebno je samo redno čiščenje ali zamenjava živosrebrnih žarnic.
Vendar pa je uporaba UV obsevanja zelo omejena in Primerno samo za čistejše vodne vire, saj bodo koloidi in organske snovi vplivali na prodor optičnega sevanja.
06 Natrijev bisulfit
Ko njegova koncentracija doseže 50 mg / L v vtoku sistema za razsoljevanje morske vode, je učinkovita pri nadzoru biološkega onesnaževanja. Na ta način se lahko zmanjša tudi kontaminacija koloidov.
Dodatna prednost žveplove kisline je, da ne zahteva dodajanja kisline za nadzor kalcijevega karbonata zaradi kisle reakcije žveplove kisline za ustvarjanje vodikovih ionov.
HSO3- → H+ + SO42-
01 Sterilizacija klora
Učinkovitost klora je odvisna od koncentracije klora, kontaktnega časa in pH vode.
Pogosto se uporablja za sterilizacijo pitne vode, splošna koncentracija preostalega klora pa je 0,5 ppm.
Pri industrijski obdelavi vode je mogoče preprečiti mikrobno kontaminacijo toplotnih izmenjevalnikov in peščenih filtrov z vzdrževanjem koncentracije preostalega klora v vodi nad 0,5-1,0 ppm. Količina odmerjanja klora je odvisna od vsebnosti organske snovi v vtoku, ker bo organska snov porabila klor.
Čiščenje površinske vode običajno zahteva dezinfekcijo klora v delu za predobdelavo reverzne osmoze, da se prepreči mikrobna kontaminacija. Metoda je dodajanje klora pri vnosu vode in vzdrževanje reakcijskega časa 20-30 minut, da ohranite 0,5-1,0 ppm preostalega klora v celotni koncentraciji cevovoda za predobdelavo.
Vendar pa ga je treba pred vstopom v membranski element temeljito deklorirati, da se prepreči oksidacija in poškodba membrane s klorom.
(1) Reakcija kloriranja
Pogosto uporabljena razkužila, ki vsebujejo klor, so klorov plin, natrijev hipoklorit ali kalcijev hipoklorit. V vodi se hitro hidrolizirajo v hipoklorno kislino.
Hipoklorna kislina v vodi razgrajuje vodikove ione in hipokloritne ione:
HClO←→ H++ ClO-(4)
Vsota Cl2, NaClO, Ca(ClO)2, HClO in ClO– se imenuje prosti klor (FAC) ali preostali klor (FRC) in je izražena v mg/LCl2.
Klor reagira z amoniakom v vodi in tvori kloramine, ki se imenujejo kombinirani klor (CAC) ali kombinirani preostali klor (CRC), vsota ostanka klora in kombinirani klor se imenuje skupni preostali klor (TRC)
TRC = FAC+CAC = FRC+CRC (5)
Baktericidna učinkovitost ostanka klora je neposredno sorazmerna s koncentracijo nerazgrajenega HClO. Baktericidni učinek hipoklorne kisline je 100-krat večji od hipoklorita, delež nedisociirane hipoklorne kisline pa se povečuje z zmanjšanjem pH vrednosti.
Pri pH = 7,5 (25 ° C, TDS = 40 mg / L) le 50% preostalega klora obstaja kot HClO, vendar je pri pH = 6,5 HClO 90%.
Delež HClO se povečuje tudi z znižanjem temperature. Pri 5 °C je molekulska frakcija HClO 62% (pH = 7,5, TDS = 40 mg / L). V vodi z visoko slanostjo je delež HClO zelo majhen (pri pH = 7,5, 25 °C, 40000 mg/L TDS, je razmerje približno 30%).
(2) Odmerna količina klora
Del dodanega klora reagira z amoniakovim dušikom v vodi in tvori kombinirani klor V skladu z naslednjimi reakcijskimi koraki:
HClO + NH3 ←→NH2Cl (monokloramin) + H2O (6)
HClO + NH2Cl ←→ NHCl2 (dikloramin) + H2O (7)
HClO + NHCl2 ←→ NCl3 (trikloramin) + H2O (8)
Zgornje reakcije so odvisne predvsem od pH in masnega razmerja klora in dušika. Kloramin ima tudi baktericidni učinek, vendar je nižji od klora.
Drugi del klorovega plina se pretvori v neaktivni klor. Količina klora, potrebna za ta del, je odvisna od redukcijskih sredstev, kot so nitrit, klorid, sulfid, železovo železo in mangan. Oksidacijska reakcija organske snovi v vodi porabi tudi klor.
(3) Kloriranje morske vode
Za razliko od stanja v somornici morska voda običajno vsebuje približno 65 mg / L broma. Ko je morska voda kemično obdelana s klorom, brom hitro reagira s hipoklorno kislino in proizvede hipobromno kislino
Br- + HClO → HBrO + Cl- (9)
Na ta način, ko se morska voda obdela s klorom, baktericidni učinek je predvsem HBrO namesto HClOin hipobromna kislina se razgradi v hipobromitne ione.
HBrO ←→ BrO- + H+ (10)
Stopnja razgradnje HBrO je nižja od stopnje razgradnje HClO. Pri pH = 8 se le 28% HClO ne bo razgradilo, 83% HBrO pa se ne bo razgradilo.
Za morsko vodo pod visokim pH je baktericidni učinek še vedno boljši kot v somornici. Hipobromna kislina in hipobromitni ioni bodo vplivali na določanje ostanka klora, ki je vključen v izmerjeno vrednost preostalega klora.
02 Zdravljenje s sterilizacijo vpliva
Šok obdelava vključuje dodajanje biocida v reverzno osmozo ali nanofiltracijsko napajalno vodo za omejeno časovno obdobje in med normalnim delovanjem sistema za čiščenje vode.
Natrijev bisulfit se pogosto uporablja za ta namen zdravljenja. Na splošno se 500-1000ppm NaHSO3 doda približno 30 minut.
Zdravljenje s šokom se lahko izvaja občasno v rednih časovnih presledkih, na primer enkrat na 24 ur ali ob sumu na biološko rast. Proizvodna voda, proizvedena med tem šok zdravljenjem, bo vsebovala 1-4% dodane koncentracije natrijevega bisulfita.
Glede na uporabo vode izdelka se lahko odločimo, ali je treba vodo izdelka med šok sterilizacijo reciklirati ali izprazniti. Natrijev bisulfit je učinkovitejši proti aerobnim bakterijam kot anaerobni mikroorganizmi. Zato Uporabo šok sterilizacije je treba vnaprej skrbno oceniti.
03 Periodična dezinfekcija
Poleg nenehnega dodajanja fungicidov v surovo vodo se lahko sistem redno sanira tudi za nadzor biološke kontaminacije.
Ta metoda obdelave se uporablja na sistemih z zmerno nevarnostjo biološke obraščanja, vendar je v sistemih z visoko nevarnostjo biološke obraščanja dezinfekcija le dodatek k neprekinjenemu biocidnemu tretiranju.
Preventivna dezinfekcija je učinkovitejša od korektivne dezinfekcije, ker je izolirane bakterije lažje ubiti in odstraniti kot debele, stare biofilme.
Splošni interval dezinfekcije je enkrat na mesec, vendar so lahko sistemi s strogimi higienskimi zahtevami (kot je farmacevtska procesna voda) in zelo onesnažena surova voda (kot je odpadna voda) enkrat na dan. Seveda na življenjsko dobo membrane vpliva vrsta in koncentracija uporabljenih kemikalij. Po intenzivni dezinfekciji lahko skrajša življenjsko dobo membrane.
04 Sterilizacija ozonom
Je bolj oksidativna kot klor, vendar se hitro razgradi, zato jo je treba vzdrževati na določeni ravni, da ubije mikroorganizme. Hkrati je treba upoštevati tudi odpornost uporabljene opreme na ozon in običajno uporabiti nerjaveče jeklo.
Da bi zaščitili membranske elemente, je treba ozon skrbno odstraniti, UV obsevanje pa lahko uspešno doseže ta cilj.
05 UV obsevanje
254nm UV svetloba se je izkazala za baktericidno. Uporablja se v majhnih vodnih obratih. V vodo ni treba dodajati kemikalij. Zahteve za vzdrževanje opreme so nizke. Potrebno je samo redno čiščenje ali zamenjava živosrebrnih žarnic.
Vendar pa je uporaba UV obsevanja zelo omejena in Primerno samo za čistejše vodne vire, saj bodo koloidi in organske snovi vplivali na prodor optičnega sevanja.
06 Natrijev bisulfit
Ko njegova koncentracija doseže 50 mg / L v vtoku sistema za razsoljevanje morske vode, je učinkovita pri nadzoru biološkega onesnaževanja. Na ta način se lahko zmanjša tudi kontaminacija koloidov.
Dodatna prednost žveplove kisline je, da ne zahteva dodajanja kisline za nadzor kalcijevega karbonata zaradi kisle reakcije žveplove kisline za ustvarjanje vodikovih ionov.
HSO3- → H+ + SO42-