XIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2021

Хлорирование воды – это один из самых действенных методов очистки. С момента появления этого способа, в городах значительно снизился уровень заболевания кишечными инфекциями. Впервые, хлорирование воды применили в 1870 году в столице Великобритании, что позволило остановить распространение холеры. Однако делали это только тогда, когда требовалось остановить распространение кишечных заболеваний.

Для обеззараживания воды хлорированием на водоочистных комплексах используют хлорную известь, хлор и его производные, под действием которых бактерии, находящиеся в воде, погибают в результате окисления веществ, входящих в состав протоплазмы клеток. Хлор действует и на органические вещества, окисляя их.

Для качественного хлорирования необходимо хорошее перемешивание, а затем не менее чем 30-минутный (при совместном хлорировании и аммонизации 60-минутный) контакт хлора с водой, прежде чем вода поступит к потребителю. Контакт может происходить в резервуаре фильтрованной воды или в трубопроводе подачи воды потребителю, если последний имеет достаточную длину без водоразбора.

Хлорирование воды осуществляется жидким (газообразным) хлором. На малых водоочистных комплексах (до 3000 м³/сут) допускается применение хлорной извести. При плюсовых температурах и атмосферном давлении хлор представляет собой газ зеленовато-желтого цвета с удушливым запахом и плотностью, значительно большей, чем плотность воздуха (в 1,5-2,5 раза в зависимости от температуры). При повышении давления (при плюсовых температурах) хлор переходит в жидкое состояние. В таком виде его перевозят и хранят в специальных стальных емкостях (при давлении 0,6-1,0 МПа).

Хлорирование воды является надежным средством, предотвращающим распространение эпидемий, так как большинство патогенных бактерий (бациллы брюшного тифа, туберкулеза и дизентерии, вибрионы холеры, вирусы полиомиелита и энцефалита) весьма нестойки по отношению к хлору. Спорообразующих бактерий хлор не уничтожает, что является одним из недостатков этого метода обеззараживания.

Эффект подавления бактериальной жизни при хлорировании зависит от дозы введенного хлора и продолжительности контакта его с водой. Поэтому хлоропоглощаемость одной и той же воды, равная суммарному расходу хлора на окисление микроорганизмов, органических и неорганических примесей, ‒ величина переменная, зависящая от дозы введенного хлора, продолжительности контакта, величины рН, температуры воды и др.

На практике в соответствии с качеством исходной воды применяют одно- или двукратное хлорирование воды. При обработке высокоцветных вод, а также вод, богатых органическими веществами и бактериями, применяют двукратное хлорирование. При этом хлор в воду дозируется сначала перед камерами хлопьеобразования или осветлителями (предварительное хлорирование), а затем в фильтрованную воду, перед резервуаром чистой воды. Предварительное хлорирование необходимо для окисления органических защитных коллоидов, препятствующих процессу коагуляции, а также окисления гуминовых веществ, обусловливающих цветность воды, с целью экономии коагулянта, расходуемого на ее обесцвечивание. Доза хлора на предварительное хлорирование значительно выше той, которая вводится в фильтрованную воду, и может доходить до 5 мг/л.

В некоторых случаях может возникнуть необходимость хлорирования воды повышенными дозами хлора, т. е. применения так называемого перехлорирования, гарантирующего высокий эффект ее обеззараживания. После перехлорирования воды остаточная концентрация хлора в ней достаточно велика (1-7 мг/л), поэтому приходится прибегать к последующему её дехлорированию. Для этого чаще всего применяют обработку воды сульфитом натрия, сернистым газом и фильтрование дехлорируемой воды через активированный уголь. Дехлорирование воды сульфитом натрия, считая 3,5 мг (в расчете на Na₂SO₃*7H₂O) на 1 мг связываемого хлора, протекает по уравнению

Na₂SO₃ + Н₂O + Сl₂ = Na₂SO₄ + 2НСl.

Дехлорирование воды сернистым газом (в соотношении, примерно 1:1) происходит в соответствии с уравнением

SO₂ + 2H₂O + Сl₂ → H₂SO₄ + 2НСl.

При длительном пребывании питьевой воды перед поступлением к потребителям в резервуарах и водоводах (более 1,5 ч) для продления бактерицидного действия хлора, а также для предотвращения хлорфенольных запахов в воду кроме него вводят также и аммиак. Введение аммиака, кроме того, сокращает расход хлора и в ряде случаев улучшает вкус воды. При взаимодействии хлорноватистой кислоты (образовавшейся при хлорировании воды) с аммиаком получаются монохлорамины, которые, гидролизуясь, образуют сильный окислитель ‒ гипохлоритный ион.

Гидролиз хлораминов протекает довольно медленно, но длительность бактериального действия хлораминов значительно больше.

Аммиачное хозяйство организуют аналогично хлорному и располагают в отдельных помещениях. Аммиак хранят в расходном складе в баллонах или контейнерах.

Различают свободный хлор (молекулярный хлор, хлорноватистая кислота и гипохлорит-ионы) и связанный (хлор, в виде хлораминов). Свободный хлор в 20-25 раз более бактерициден, чем связанный. С увеличением рН воды уменьшается содержание связанного хлора.

К числу производных хлора, используемых при обеззараживании, относят: гипохлориты натрия (NaClO*5H₂O), кальция [Са(СlO)₂], хлорит натрия (NaClO₂), оксид хлора СlO₂.

Бактерицидное действие хлора уменьшается с повышением рН воды. Поэтому обеззараживание воды хлором следует производить по возможности при более высоких температурах и низких значениях рН (до ввода щелочных реагентов). Содержащиеся в воде органические примеси, способные к окислению, восстановители, коллоидные и диспергированные вещества, обволакивающие бактерии, тормозят процесс обеззараживания воды.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Водоснабжение. Проектирование систем и сооружений: В 3-х т. – Т. 2. Очистка и кондиционирование природных вод / Научно-методическое руководство и общая редактора докт. техн. наук, проф. Журбы М.Г. Вологда-Москва: ВоГТУ, 2001. – 324 с.

Мазаев В.Т., Корлёв А.А., Шлепнина Т.Г. Коммунальная гигиена / Под ред. В.Т. Мазаева. – 2-е изд., испр. и доп. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2005. – 304 с.

Реймерс, Н.Ф. Охрана природы и окружающей человека среды: Словарь-справочник / Н.Ф. Реймерс. - М: Просвещение, 1992. - 320 с.

Экология и безопасность жизнедеятельности: Учеб. пособие для вузов / Под ред. Л.А. Муравья. - М. ЮНИТИ-ДАНА, 2000. - 447 с.

Яковлев С.В, Воронов Ю.В. Водоотведение и очистка сточных вод / Учебник для вузов: - М.: АСВ, 2002 - 704 с.