Mjere odgovora na mikrobnu kontaminaciju u operaciji reverzne osmoze
Mjere odgovora na mikrobnu kontaminaciju u operaciji reverzne osmoze
Sterilizacija hlora
Efikasnost hlora zavisi od koncentracije hlora, kontaktnog vremena i pH vode.
Često se koristi za sterilizaciju vode za piće, a opća preostala koncentracija hlora je 0,5 ppm.
U industrijskoj obradi vode, mikrobna kontaminacija na izmenjivačima toplote i filterima peska može se sprečiti održavanjem rezidualne koncentracije hlora u vodi iznad 0,5-1,0 ppm. Količina doziranja hlora zavisi od sadržaja organske materije u uticaju, jer će organska materija konzumirati hlor.
Tretman površinskim vodama obično zahtijeva dezinfekciju hlora u dijelu predtretmana reverzne osmoze kako bi se spriječila mikrobna kontaminacija. Metoda je dodavanje hlora na unos vode i održavanje vremena reakcije od 20-30 minuta kako bi se zadržao rezidualni hlor od 0,5-1,0 ppm u cijeloj koncentraciji predtretmana. Međutim, mora se temeljito dehlorirati prije ulaska u membranski element kako bi se spriječilo da se membrana oksidira i ošteti hlorom. a) Reakcija hlorisanja
Najčešće korištena dezinfekcijska sredstva koja sadrže hlor su plin hlor, natrij hipohlorit ili kalcij-hipohlorit. U vodi, oni se brzo hidroliziraju u hipohlornu kiselinu.Cl2 + H2O → HClO + HCl (1)NaClO + H2O → HClO + NaOH (2)Ca(ClO)2 + 2H2O → 2HClO + Ca(OH)2 (3)
Hipohlorna kiselina u vodi razlaže vodikove ione i ione hipohlorita:
HClO←→ H+ + ClO- (4)
Suma Cl2, NaClO, Ca(ClO)2, HClO i ClO– naziva se slobodni hlor (FAC) ili rezidualni rezidualni hlor (FRC), a izražava se u mg/LCl2.
Hlor reagira sa amonijakom u vodi dajući hloramine, koji se nazivaju kombinirani hlor (CAC) ili kombinirani rezidualni hlor (CRC), a zbir rezidualnog hlora i kombiniranog hlora naziva se ukupni rezidualni hlor (TRC).
TRC = FAC+CAC = FRC+CRC (5)Baktericidna efikasnost rezidualnog hlora je direktno proporcionalna koncentraciji nerazgrađenog HClO. Baktericidni učinak hipohlorne kiseline je 100 puta veći od hipohlorita, a udio nedisocirane hipohlorne kiseline povećava se smanjenjem pH vrijednosti.
Pri pH=7,5 (25°C, TDS=40mg/L), samo 50% rezidualnog hlora postoji kao HClO, ali pri pH=6,5, 90% je HClO. Na 5°C, molekulska frakcija HClO je 62% (pH=7,5, TDS=40mg/L). U vodi sa visokim salinitetom, udio HClO je vrlo mali (kada je pH=7,5, 25°C, 40000mg/L TDS, omjer je oko 30%).
a) količina hlora
Dio dodatog hlora reagira s dušikom amonijaka u vodi dajući kombinirani hlor prema sljedećim reakcijskim koracima:
HClO + NH3 ←→NH2Cl (monohloramin) + H2O (6)
HClO + NH2Cl ←→ NHCl2 (dihloramin) + H2O (7)
HClO + NHCl2 ←→ NCl3 (Trihloramin) + H2O (8)
Gore navedene reakcije uglavnom zavise od pH i odnosa mase hlora/azota. Hloramin također ima baktericidni učinak, ali je niži od hlora.
Drugi dio plina hlora pretvara se u neaktivni hlor. Količina hlora potrebna za ovaj dio ovisi o redukcijskim sredstvima kao što su nitrit, hlorid, sulfid, željezo i mangan. Oksidacijska reakcija organske materije u vodi također troši hlor. a) hlorisanje morske vode
Za razliku od situacije u slanoj vodi, morska voda obično sadrži oko 65 mg/L broma. Kada se morska voda hemijski tretira hlorom, brom će brzo reagovati sa hipohlornom kiselinom i proizvesti hipobromoznu kiselinu.
Br- + HClO → HBrO + Cl- (9)
Na taj način, kada se morska voda tretira hlorom, baktericidni učinak je uglavnom HBrO umjesto HClO, a hipobromozna kiselina će se razložiti na ione hipobromita.
HBrO ←→ BrO- + H+ (10)
Stepen razgradnje HBrO je niži od stepena HClO. Pri pH=8, samo 28% HClO se neće razgraditi, ali 83% HBrO se neće razgraditi.
Za morsku vodu u visokim pH uslovima, baktericidni efekat je i dalje bolji od onog u slanoj vodi. Hipobromni ioni kiseline i hipobromita ometaju određivanje rezidualnog hlora, koji je uključen u izmjerenu vrijednost rezidualnog hlora.
02 Tretman sterilizacije
Šok tretman uključuje dodavanje biocida u reverznu osmozu ili nanofiltracijsku napojnu vodu u ograničenom vremenskom periodu i tokom normalnog rada sistema za prečišćavanje vode. Natrijum bisulfit se često koristi u ovu svrhu lečenja. Generalno, 500-1000ppm NaHSO3 se dodaje oko 30 minuta.
Šok tretman se može sprovoditi periodično u redovnim intervalima, na primer, jednom u 24 sata ili kada se sumnja na biološki rast. Voda proizvedena tokom ovog tretmana šoka sadržaće 1-4% dodate koncentracije natrijum bisulfita.
U zavisnosti od upotrebe vode proizvoda, može se odlučiti da li vodu proizvoda tokom šok sterilizacije treba reciklirati ili isprazniti. Natrijum bisulfit je efikasniji protiv aerobnih bakterija od anaerobnih mikroorganizama. Zbog toga treba unaprijed pažljivo procijeniti upotrebu šok sterilizacije. 3 Periodična dezinfekcija
Pored kontinuiranog dodavanja fungicida u sirovu vodu, sistem se takođe može redovno dezinfikovati radi kontrole biološke kontaminacije. Ova metoda lečenja se koristi na sistemima sa umerenim rizikom od biofauliranja, ali u sistemima sa visokim rizikom od biofauliranja, dezinfekcija je samo dodatak kontinuiranom tretmanu biocida.
Preventivna dezinfekcija je efikasnija od korektivne dezinfekcije, jer je izolovane bakterije lakše ubiti i ukloniti od debelih, starih biofilmova.
Opšti interval dezinfekcije je jednom mesečno, ali sistemi sa strogim higijenskim zahtevima (kao što je farmaceutska procesna voda) i visoko zagađenom sirovom vodom (kao što su otpadne vode) mogu biti jednom dnevno. Naravno, na život membrane utiče vrsta i koncentracija hemikalija koje se koriste. Nakon intenzivne dezinfekcije može se skratiti životni vijek membrane.04 Ozonska sterilizacija
Oksidira više od hlora, ali se brzo raspada, pa ga treba održavati na određenom nivou kako bi se ubili mikroorganizmi. Istovremeno, treba uzeti u obzir i otpornost na ozon opreme koja se koristi, a obično treba koristiti i nehrđajući čelik.
Da bi se zaštitili membranski elementi, ozon se mora pažljivo ukloniti, a UV zračenje može uspješno postići taj cilj.05 UV zračenje 254nm UV svjetlo dokazano je baktericidno. Koristi se u malim vodenim biljkama. Ne zahteva dodavanje hemikalija u vodu. Zahtjevi za održavanjem opreme su niski. Potrebno je samo periodično čišćenje ili zamena živinih lampi za paru.
Međutim, primena UV zračenja je veoma ograničena i pogodna samo za čistije izvore vode, jer koloidi i organske materije će uticati na prodor optičkog zračenja.06 Natrijum bisulfiteKada njegova koncentracija dostigne 50mg/L u uticaju sistema desalinizacije morske vode, efikasan je u kontroli biološkog zagađenja. Na taj način se može smanjiti i koloidna kontaminacija.
Dodatna prednost sumporne kiseline je ta što ne zahtijeva dodavanje kiseline za kontrolu kalcij-karbonata zbog kisele reakcije sumporne kiseline za generiranje vodikovih iona.
HSO3- → H+ + SO42-
