den 23 februari 2023
Åtgärder för att motverka mikrobiell kontamination vid omvänd osmos
Åtgärder för att motverka mikrobiell kontamination vid omvänd osmos
01 Sterilisering av klor
Klorets effektivitet beror på koncentrationen av klor, kontakttiden och vattnets pH-värde.
Det används ofta för att sterilisera dricksvatten, och den allmänna kvarvarande klorkoncentrationen är 0,5 ppm.
Vid industriell vattenbehandling kan mikrobiell kontaminering på värmeväxlare och sandfilter förhindras genom att hålla den kvarvarande klorkoncentrationen i vatten över 0,5-1,0 ppm. Mängden klordosering beror på innehållet av organiskt material i inflödet, eftersom organiskt material kommer att förbruka klor.
Ytvattenbehandling kräver vanligtvis klordesinfektion i förbehandlingsdelen för omvänd osmos för att förhindra mikrobiell kontaminering. Metoden är att tillsätta klor vid vattenintaget och bibehålla en reaktionstid på 20-30 minuter för att hålla 0,5-1,0 ppm kvarvarande klor i hela koncentrationen i förbehandlingsrörledningen.
Det måste dock avkloreras ordentligt innan det kommer in i membranelementet för att förhindra att membranet oxideras och skadas av klor.
(1) Klorering reaktion
Vanligt använda desinfektionsmedel som innehåller klor är klorgas, natriumhypoklorit eller kalciumhypoklorit. I vatten hydrolyseras de snabbt till hypoklorsyra.Cl2+ H2O → HClO + HCl (1)
NaClO + H2O → HClO + NaOH (2)
Ca(ClO)2+ 2 H2O → 2HClO + Ca(OH)2(3)
Hypoklorsyra i vatten sönderdelar vätejoner och hypokloritjoner:
HClO←→ H++ ClO-(4)
Summan av Cl2, NaClO, Ca(ClO)2, HClO och ClO– kallas fritt klor (FAC) eller kvarvarande klor (FRC) och uttrycks i mg/LCl2.
Klor reagerar med ammoniak i vatten för att bilda kloraminer, som kallas bundet klor (CAC) eller kombinerat restklor (CRC), och summan av kvarvarande klor och Bundet klor kallas totalt restklor (TRC)
TRC = FAC+CAC = FRC+CRC (5)
Den bakteriedödande effektiviteten hos kvarvarande klor är direkt proportionell mot koncentrationen av osönderdelad HClO. Den bakteriedödande effekten av hypoklorsyra är 100 gånger högre än den för hypoklorit, och andelen odissocierad hypoklorsyra ökar med minskningen av pH-värdet.
Vid pH = 7,5 (25 ° C, TDS = 40 mg/L) finns endast 50 % av kvarvarande klor som HClO, men vid pH = 6,5 är 90 % HClO.
Andelen HClO ökar också med sänkningen av temperaturen. Vid 5 °C är den molekylära fraktionen av HClO 62 % (pH = 7,5, TDS = 40 mg/L). I vatten med hög salthalt är andelen HClO mycket liten (när pH = 7,5, 25 °C, 40000 mg/L TDS är förhållandet cirka 30 %).
(2) Dosering av klor
En del av det tillsatta kloret reagerar med ammoniakkväve i vattnet och bildar bundet klor enligt följande reaktionssteg:
HClO + NH3 ←→NH2Cl (monokloramin) + H2O (6)
HClO + NH2Cl ←→ NHCl2 (dikloramin) + H2O (7)
HClO + NHCl2 ←→ NCl3 (trikloramin) + H2O (8)
Ovanstående reaktioner beror huvudsakligen på pH och massförhållandet mellan klor/kväve. Kloramin har också en bakteriedödande effekt, men den är lägre än klor.
Den andra delen av klorgasen omvandlas till inaktivt klor. Mängden klor som krävs för denna del beror på reduktionsmedel som nitrit, klorid, sulfid, järn och mangan. Oxidationsreaktionen av organiskt material i vatten förbrukar också klor.
(3) Klorering av havsvatten
Till skillnad från situationen i bräckt vatten innehåller havsvatten vanligtvis cirka 65 mg/L brom. När havsvatten behandlas kemiskt med klor kommer brom snabbt att reagera med hypoklorsyra för att producera hypobromsyra
Br- + HClO → HBrO + Cl- (9)
På detta sätt, när havsvattnet behandlas med klor, den bakteriedödande effekten är huvudsakligen HBrO istället för HClO, och den hypobromiska syran kommer att sönderdelas till hypobromitjoner.
HBrO ←→ BrO- + H+ (10)
Nedbrytningsgraden av HBrO är lägre än för HClO. Vid pH=8 kommer endast 28 % av HClO inte att sönderdelas, men 83 % av HBrO kommer inte att sönderdelas.
För havsvatten under höga pH-förhållanden är den bakteriedödande effekten fortfarande bättre än i bräckt vatten. Hypobromsyra- och hypobromitjoner kommer att störa bestämningen av kvarvarande klor, som ingår i det uppmätta värdet av kvarvarande klor.
02 Effekt steriliseringsbehandling
Chockbehandling innebär tillsats av biocid till matarvatten med omvänd osmos eller nanofiltrering under en begränsad tidsperiod och under normal drift av vattenbehandlingssystemet.
Natriumbisulfit används ofta för detta behandlingsändamål. I allmänhet tillsätts 500-1000 ppm NaHSO3 i cirka 30 minuter.
Chockbehandling kan utföras med jämna mellanrum, till exempel en gång var 24:e timme, eller vid misstanke om biologisk tillväxt. Produktvattnet som produceras under denna chockbehandling kommer att innehålla 1-4 % av den tillsatta natriumbisulfitkoncentrationen.
Beroende på användningen av produktvattnet kan det bestämmas om produktvattnet under chocksterilisering ska återvinnas eller släppas ut. Natriumbisulfit är effektivare mot aeroba bakterier än anaeroba mikroorganismer. Därför Användningen av chocksterilisering bör utvärderas noggrant i förväg.
03 Periodisk desinfektion
Förutom att kontinuerligt tillsätta fungicider till råvattnet kan systemet också saneras regelbundet för att kontrollera biologisk kontaminering.
Denna behandlingsmetod används på system med måttlig biofoulingrisk, men i system med hög biofoulingrisk är desinfektion endast ett komplement till kontinuerlig biocidbehandling.
Förebyggande desinfektion är effektivare än korrigerande desinfektion eftersom isolerade bakterier är lättare att döda och avlägsna än tjocka, åldrade biofilmer.
Det allmänna desinfektionsintervallet är en gång i månaden, men system med strikta hygienkrav (t.ex. farmaceutiskt processvatten) och mycket förorenat råvatten (t.ex. avloppsvatten) kan vara en gång om dagen. Naturligtvis påverkas membranets livslängd av typen och koncentrationen av de kemikalier som används. Efter intensiv desinfektion kan membranets livslängd förkortas.
04 Sterilisering av ozon
Det är mer oxiderande än klor, men det sönderdelas snabbt, så det måste hållas på en viss nivå för att döda mikroorganismer. Samtidigt bör man också ta hänsyn till ozonbeständigheten hos den utrustning som används, och rostfritt stål bör vanligtvis användas.
För att skydda membranelementen måste ozon avlägsnas försiktigt, och UV-bestrålning kan framgångsrikt uppnå detta mål.
05 UV-bestrålning
254nm UV-ljus har visat sig vara bakteriedödande. Det har använts i små vattenverk. Det kräver inte att kemikalier tillsätts i vattnet. Underhållskraven på utrustningen är låga. Endast periodisk rengöring eller byte av kvicksilverånglampor krävs.
Tillämpningen av UV-bestrålningsbehandling är dock mycket begränsad och Endast lämplig för renare vattenkällor, eftersom kolloider och organiskt material kommer att påverka penetrationen av optisk strålning.
06 Natriumbisulfit
När dess koncentration når 50 mg/L i inflödet av avsaltningssystemet för havsvatten är det effektivt för att kontrollera biologisk förorening. På så sätt kan även kolloidkontaminering minskas.
En ytterligare fördel med svavelsyra är att den inte kräver tillsats av syra för att kontrollera kalciumkarbonat på grund av den sura reaktionen av svavelsyra för att generera vätejoner.
HSO3- → H+ + SO42-
01 Sterilisering av klor
Klorets effektivitet beror på koncentrationen av klor, kontakttiden och vattnets pH-värde.
Det används ofta för att sterilisera dricksvatten, och den allmänna kvarvarande klorkoncentrationen är 0,5 ppm.
Vid industriell vattenbehandling kan mikrobiell kontaminering på värmeväxlare och sandfilter förhindras genom att hålla den kvarvarande klorkoncentrationen i vatten över 0,5-1,0 ppm. Mängden klordosering beror på innehållet av organiskt material i inflödet, eftersom organiskt material kommer att förbruka klor.
Ytvattenbehandling kräver vanligtvis klordesinfektion i förbehandlingsdelen för omvänd osmos för att förhindra mikrobiell kontaminering. Metoden är att tillsätta klor vid vattenintaget och bibehålla en reaktionstid på 20-30 minuter för att hålla 0,5-1,0 ppm kvarvarande klor i hela koncentrationen i förbehandlingsrörledningen.
Det måste dock avkloreras ordentligt innan det kommer in i membranelementet för att förhindra att membranet oxideras och skadas av klor.
(1) Klorering reaktion
Vanligt använda desinfektionsmedel som innehåller klor är klorgas, natriumhypoklorit eller kalciumhypoklorit. I vatten hydrolyseras de snabbt till hypoklorsyra.
Hypoklorsyra i vatten sönderdelar vätejoner och hypokloritjoner:
HClO←→ H++ ClO-(4)
Summan av Cl2, NaClO, Ca(ClO)2, HClO och ClO– kallas fritt klor (FAC) eller kvarvarande klor (FRC) och uttrycks i mg/LCl2.
Klor reagerar med ammoniak i vatten för att bilda kloraminer, som kallas bundet klor (CAC) eller kombinerat restklor (CRC), och summan av kvarvarande klor och Bundet klor kallas totalt restklor (TRC)
TRC = FAC+CAC = FRC+CRC (5)
Den bakteriedödande effektiviteten hos kvarvarande klor är direkt proportionell mot koncentrationen av osönderdelad HClO. Den bakteriedödande effekten av hypoklorsyra är 100 gånger högre än den för hypoklorit, och andelen odissocierad hypoklorsyra ökar med minskningen av pH-värdet.
Vid pH = 7,5 (25 ° C, TDS = 40 mg/L) finns endast 50 % av kvarvarande klor som HClO, men vid pH = 6,5 är 90 % HClO.
Andelen HClO ökar också med sänkningen av temperaturen. Vid 5 °C är den molekylära fraktionen av HClO 62 % (pH = 7,5, TDS = 40 mg/L). I vatten med hög salthalt är andelen HClO mycket liten (när pH = 7,5, 25 °C, 40000 mg/L TDS är förhållandet cirka 30 %).
(2) Dosering av klor
En del av det tillsatta kloret reagerar med ammoniakkväve i vattnet och bildar bundet klor enligt följande reaktionssteg:
HClO + NH3 ←→NH2Cl (monokloramin) + H2O (6)
HClO + NH2Cl ←→ NHCl2 (dikloramin) + H2O (7)
HClO + NHCl2 ←→ NCl3 (trikloramin) + H2O (8)
Ovanstående reaktioner beror huvudsakligen på pH och massförhållandet mellan klor/kväve. Kloramin har också en bakteriedödande effekt, men den är lägre än klor.
Den andra delen av klorgasen omvandlas till inaktivt klor. Mängden klor som krävs för denna del beror på reduktionsmedel som nitrit, klorid, sulfid, järn och mangan. Oxidationsreaktionen av organiskt material i vatten förbrukar också klor.
(3) Klorering av havsvatten
Till skillnad från situationen i bräckt vatten innehåller havsvatten vanligtvis cirka 65 mg/L brom. När havsvatten behandlas kemiskt med klor kommer brom snabbt att reagera med hypoklorsyra för att producera hypobromsyra
Br- + HClO → HBrO + Cl- (9)
På detta sätt, när havsvattnet behandlas med klor, den bakteriedödande effekten är huvudsakligen HBrO istället för HClO, och den hypobromiska syran kommer att sönderdelas till hypobromitjoner.
HBrO ←→ BrO- + H+ (10)
Nedbrytningsgraden av HBrO är lägre än för HClO. Vid pH=8 kommer endast 28 % av HClO inte att sönderdelas, men 83 % av HBrO kommer inte att sönderdelas.
För havsvatten under höga pH-förhållanden är den bakteriedödande effekten fortfarande bättre än i bräckt vatten. Hypobromsyra- och hypobromitjoner kommer att störa bestämningen av kvarvarande klor, som ingår i det uppmätta värdet av kvarvarande klor.
02 Effekt steriliseringsbehandling
Chockbehandling innebär tillsats av biocid till matarvatten med omvänd osmos eller nanofiltrering under en begränsad tidsperiod och under normal drift av vattenbehandlingssystemet.
Natriumbisulfit används ofta för detta behandlingsändamål. I allmänhet tillsätts 500-1000 ppm NaHSO3 i cirka 30 minuter.
Chockbehandling kan utföras med jämna mellanrum, till exempel en gång var 24:e timme, eller vid misstanke om biologisk tillväxt. Produktvattnet som produceras under denna chockbehandling kommer att innehålla 1-4 % av den tillsatta natriumbisulfitkoncentrationen.
Beroende på användningen av produktvattnet kan det bestämmas om produktvattnet under chocksterilisering ska återvinnas eller släppas ut. Natriumbisulfit är effektivare mot aeroba bakterier än anaeroba mikroorganismer. Därför Användningen av chocksterilisering bör utvärderas noggrant i förväg.
03 Periodisk desinfektion
Förutom att kontinuerligt tillsätta fungicider till råvattnet kan systemet också saneras regelbundet för att kontrollera biologisk kontaminering.
Denna behandlingsmetod används på system med måttlig biofoulingrisk, men i system med hög biofoulingrisk är desinfektion endast ett komplement till kontinuerlig biocidbehandling.
Förebyggande desinfektion är effektivare än korrigerande desinfektion eftersom isolerade bakterier är lättare att döda och avlägsna än tjocka, åldrade biofilmer.
Det allmänna desinfektionsintervallet är en gång i månaden, men system med strikta hygienkrav (t.ex. farmaceutiskt processvatten) och mycket förorenat råvatten (t.ex. avloppsvatten) kan vara en gång om dagen. Naturligtvis påverkas membranets livslängd av typen och koncentrationen av de kemikalier som används. Efter intensiv desinfektion kan membranets livslängd förkortas.
04 Sterilisering av ozon
Det är mer oxiderande än klor, men det sönderdelas snabbt, så det måste hållas på en viss nivå för att döda mikroorganismer. Samtidigt bör man också ta hänsyn till ozonbeständigheten hos den utrustning som används, och rostfritt stål bör vanligtvis användas.
För att skydda membranelementen måste ozon avlägsnas försiktigt, och UV-bestrålning kan framgångsrikt uppnå detta mål.
05 UV-bestrålning
254nm UV-ljus har visat sig vara bakteriedödande. Det har använts i små vattenverk. Det kräver inte att kemikalier tillsätts i vattnet. Underhållskraven på utrustningen är låga. Endast periodisk rengöring eller byte av kvicksilverånglampor krävs.
Tillämpningen av UV-bestrålningsbehandling är dock mycket begränsad och Endast lämplig för renare vattenkällor, eftersom kolloider och organiskt material kommer att påverka penetrationen av optisk strålning.
06 Natriumbisulfit
När dess koncentration når 50 mg/L i inflödet av avsaltningssystemet för havsvatten är det effektivt för att kontrollera biologisk förorening. På så sätt kan även kolloidkontaminering minskas.
En ytterligare fördel med svavelsyra är att den inte kräver tillsats av syra för att kontrollera kalciumkarbonat på grund av den sura reaktionen av svavelsyra för att generera vätejoner.
HSO3- → H+ + SO42-