Mjere odgovora na mikrobnu kontaminaciju u operaciji reverzne osmoze
Mjere odgovora na mikrobnu kontaminaciju u operaciji reverzne osmoze
01 Sterilizacija klorom
Učinkovitost klora ovisi o koncentraciji klora, vremenu kontakta i pH vode.
Često se koristi za sterilizaciju pitke vode, a opća koncentracija zaostalog klora je 0,5ppm.
U industrijskoj obradi vode mikrobna kontaminacija na izmjenjivačima topline i filtrima pijeska može se spriječiti održavanjem zaostale koncentracije klora u vodi iznad 0,5-1,0ppm. Količina doziranja klora ovisi o sadržaju organske tvari u ulaznoj vodi, jer će organska tvar konzumirati klor.
Obrada površinskih voda obično zahtijeva dezinfekciju klora u dijelu predobrade reverzne osmoze kako bi se spriječila mikrobna kontaminacija. Metoda je dodavanje klora na dovod vode i održavanje vremena reakcije od 20-30 minuta kako bi se zadržao zaostali klor od 0,5-1,0ppm u cijeloj koncentraciji cjevovoda prije obrade. Međutim, mora se temeljito deklorirati prije ulaska u membranski element kako bi se spriječilo oksidiranje membrane i oštećenje klorom. (1) Reakcija kloriranja
Često korištena dezinfekcijska sredstva koja sadrže klor su klorni plin, natrijev hipoklorit ili kalcijev hipoklorit. U vodi se brzo hidroliziraju do hipoklorozne kiseline.Cl2 + H2O → HClO + HCl (1)NaClO + H2O → HClO + NaOH (2)Ca(ClO)2 + 2H2O → 2HClO + Ca(OH)2 (3)
Hipoklorozna kiselina u vodi razgrađuje vodikove ione i hipokloritne ione:
HClO←→ H+ + ClO- (4)
Zbroj Cl2, NaClO, Ca(ClO)2, HClO i ClO– naziva se slobodni klor (FAC) ili rezidualni rezidualni klor (FRC), a izražen je u mg/LCl2.
Klor reagira s amonijakom u vodi u obliku kloramina, koji se nazivaju kombinirani klor (CAC) ili kombinirani rezidualni klor (CRC), a zbroj zaostalog klora i kombiniranog klora naziva se ukupni rezidualni klor (TRC)
TRC = FAC+CAC = FRC+CRC (5)Baktericidna učinkovitost rezidualnog klora izravno je proporcionalna koncentraciji nerazgrađenog HClO. Baktericidni učinak hipoklorozne kiseline je 100 puta veći od učinka hipoklorita, a udio nedisocirane hipoklorozne kiseline povećava se sa smanjenjem pH vrijednosti.
Pri pH = 7,5 (25 °C, TDS = 40 mg/L), samo 50% rezidualnog klora postoji kao HClO, ali pri pH = 6,5, 90% je HClO.Udio HClO također raste sa smanjenjem temperature. Na 5°C, molekularna frakcija HClO je 62% (pH = 7,5, TDS = 40 mg/L). U vodi visokog saliniteta udio HClO je vrlo mali (kada je pH = 7,5, 25 °C, 40000 mg/L TDS, omjer je oko 30%).
(2) Dozirajuća količina klora
Dio dodanog klora reagira s dušikom amonijaka u vodi kako bi stvorio kombinirani klor prema sljedećim koracima reakcije:
HClO + NH3 ←→NH2Cl (monokloramin) + H2O (6)
HClO + NH2Cl ←→ NHCl2 (dikloramin) + H2O (7)
HClO + NHCl2 ←→ NCl3 (trikloramin) + H2O (8)
Gore navedene reakcije uglavnom ovise o pH vrijednosti i omjeru mase klora/dušika. Kloramin također ima baktericidni učinak, ali je niži od klora.
Drugi dio klornog plina pretvara se u neaktivni klor. Količina klora potrebna za ovaj dio ovisi o redukcijskim sredstvima kao što su nitrit, klorid, sulfid, željezno željezo i mangan. Oksidacijska reakcija organske tvari u vodi također troši klor. (3) Kloriranje morske vode
Za razliku od situacije u bočatoj vodi, morska voda obično sadrži oko 65 mg/L broma. Kada se morska voda kemijski tretira klorom, brom će brzo reagirati s hipokloroznom kiselinom kako bi proizveo hipobromnu kiselinu
Br- + HClO → HBrO + Cl- (9)
Na taj način, kada se morska voda tretira klorom, baktericidni učinak je uglavnom HBrO umjesto HClO, a hipobromna kiselina će se razgraditi u hipobromitne ione.
HBrO ←→ BrO- + H+ (10)
Stupanj razgradnje HBrO niži je od stupnja HClO. Pri pH = 8, samo 28% HClO neće se razgraditi, ali 83% HBrO neće se razgraditi.
Za morsku vodu u visokim pH uvjetima, baktericidni učinak je još uvijek bolji od učinka u bočatoj vodi. Ioni hipobromne kiseline i hipobromita ometat će određivanje rezidualnog klora, koji je uključen u izmjerenu vrijednost rezidualnog klora.
02 Tretman sterilizacije udarcem
Šok tretman uključuje dodavanje biocida u reverznu osmozu ili nanofiltraciju napojne vode tijekom ograničenog vremenskog razdoblja i tijekom normalnog rada sustava za pročišćavanje vode. Natrijev bisulfit se često koristi u ovu svrhu liječenja. Općenito, 500-1000ppm NaHSO3 dodaje se oko 30 minuta.
Šok tretman može se provoditi povremeno u redovitim intervalima, na primjer, jednom u 24 sata ili kada se sumnja na biološki rast. Voda proizvedena tijekom ove šok obrade sadržavat će 1-4% dodane koncentracije natrijevog bisulfita.
Ovisno o uporabi vode za proizvod, može se odlučiti treba li vodu za proizvod tijekom šok sterilizacije reciklirati ili isprazniti. Natrijev bisulfit učinkovitiji je protiv aerobnih bakterija od anaerobnih mikroorganizama. Stoga uporabu šok sterilizacije treba pažljivo procijeniti unaprijed. 03 Periodična dezinfekcija
Osim kontinuiranog dodavanja fungicida u sirovu vodu, sustav se također može redovito dezinficirati za kontrolu biološke kontaminacije. Ova metoda obrade koristi se na sustavima s umjerenom opasnošću od biofoulinga, ali u sustavima s visokom opasnošću od biofoulinga, dezinfekcija je samo dodatak kontinuiranoj obradi biocida.
Preventivna dezinfekcija učinkovitija je od korektivne dezinfekcije jer je izolirane bakterije lakše ubiti i ukloniti od gustih, starih biofilma.
Opći interval dezinfekcije je jednom mjesečno, ali sustavi sa strogim higijenskim zahtjevima (kao što je farmaceutska procesna voda) i visoko onečišćenom sirovom vodom (kao što su otpadne vode) mogu biti jednom dnevno. Naravno, na život membrane utječe vrsta i koncentracija korištenih kemikalija. Nakon intenzivne dezinfekcije može skratiti vijek trajanja membrane.04 Sterilizacija ozona
Više oksidira od klora, ali se brzo raspada, pa ga treba održavati na određenoj razini kako bi se ubili mikroorganizmi. Istodobno treba uzeti u obzir i otpornost na ozon korištene opreme, a obično treba koristiti i nehrđajući čelik.
Kako bi se zaštitili membranski elementi, ozon se mora pažljivo ukloniti, a UV zračenje može uspješno postići taj cilj.05 UV zračenje254nm UV svjetlo dokazano je baktericidno. Koristi se u malim vodenim biljkama. Ne zahtijeva dodavanje kemikalija u vodu. Zahtjevi za održavanjem opreme su niski. Potrebno je samo povremeno čišćenje ili zamjena živinih parnih svjetiljki.
Međutim, primjena obrade UV zračenjem vrlo je ograničena i pogodna je samo za čišće izvore vode, jer će koloidi i organska tvar utjecati na prodiranje optičkog zračenja.06 Natrijev bisulfitKada njegova koncentracija dosegne 50 mg/L u ulaznoj vodi sustava desalinizacije morske vode, učinkovit je u kontroli biološkog onečišćenja. Na taj se način može smanjiti i kontaminacija koloida.
Dodatna prednost sumporne kiseline je u tome što ne zahtijeva dodavanje kiseline za kontrolu kalcijevog karbonata zbog kisele reakcije sumporne kiseline za stvaranje vodikovih iona.
HSO3- → H + + SO42-
